Линейные стационарные цепи. Нелинейные цепи. Параметрические цепи, страница 34

В моменты уменьшения ёмкости энергия, запасённая в контуре будет равняться:

, поэтому

На периоде ёмкость уменьшается в два раза, поэтому на периоде в ёмкость будет внесена энергия  – энергия накачки.

Накачка энергии в контуре будет происходить в Ом случае, если в законе изменения ёмкости во времени имеется составляющая с частотой 2w_с и поддерживаются определённые фазовые соотношения.

Рассмотрим зависимость между напряжением и током в параметрическом конденсаторе. Для этого рассмотрим следующую цепь:

Таким образом, ток кроме колебания с основной частотой w_с содержит боковые колебания с частотами (w_с ± w_н). Передача мощности от источника к нагрузке при гармонических напряжениях и токах происходят в том случае, когда напряжение и ток имеют одинаковую частоту, а фазовый сдвиг между током и напряжением отличен от ±90°.

Первая составляющая тока имеет частоту, совпадающую с частотой напряжения, но опережает по фазе на угол , поэтому эта составляющая не будет выделять энергию на конденсаторе.

Третья составляющая тока также не будет выделять энергии на конденсаторе, т. к. частота тока w_с + w_н = w_с.

Вторая составляющая тока может изменять энергию, запасённую в контуре, если её частота будет равна частоте напряжения:  

Это возможно при

Определим среднюю мощность, выделяемую на периоде:

Схему замещения параметрического конденсатора можно представить в следующем виде:

Величину вносимого сопротивления определим из условия баланса мощностей, т. е. мощность, выделяемая на  вносимом сопротивлении равна:

и она должна равняться мощности на конденсаторе:

Sin, стоящий в знаменателе, можно принимать как положительные так и отрицательные значения, поэтому R_вн может быть положительная и отрицательная. Если R_вн > 0, то параметрическая ёмкость рассеивает энергию, поступающую из внешней цепи. Если R_вн < 0, то параметрическая ёмкость отдаёт энергию во внешнюю цепь, т. е. ведет себя подобно генератору.

Параметрические ёмкости применяются для построения параметрических усилителей, которые нашли широкое применение в СВЧ – диапазоне и используются во входных каскадах радиоприёмных устройств.

Достоинством этих усилителей является низкий уровень собственных шумов.

6.3  Параметрический усилитель

При одновременном воздействии на параметрическую емкость (или параметрическую индуктивность) нескольких источников сигналов с разными частотами между источниками будет происходить перераспределение (обмен) их энергий. Обычно энергия внешнего источника, называемого генератором  накачки, через параметрический элемент передается в цепь полезного сигнала.