oscilador paramétrico
Un oscilador paramétrico es un oscilador armónico impulsado en el que las oscilaciones son impulsadas por la variación de algún parámetro del sistema a alguna frecuencia, típicamente diferente de la frecuencia natural del oscilador. Un ejemplo simple de un oscilador paramétrico es un niño que bombea un columpio de un patio de recreo parándose y poniéndose en cuclillas periódicamente para aumentar el tamaño de las oscilaciones del columpio. [1] [2] [3] Los movimientos del niño varían el momento de inercia del columpio como un péndulo. Los movimientos de "bombeo" del niño deben ser al doble de la frecuencia de las oscilaciones del columpio. Ejemplos de parámetros que se pueden variar son la frecuencia de resonancia y la amortiguación del oscilador .
Los osciladores paramétricos se utilizan en varias áreas de la física. El oscilador paramétrico varactor clásico consta de un diodo varactor semiconductor conectado a un circuito resonante o resonador de cavidad . Es impulsado por la variación de la capacitancia del diodo mediante la aplicación de un voltaje de polarización variable . El circuito que varía la capacitancia del diodo se llama "bomba" o "controlador". En la electrónica de microondas, los osciladores paramétricos basados en guía de ondas / YAG funcionan de la misma manera. Otro ejemplo importante es el oscilador paramétrico óptico , que convierte una onda de luz láser de entrada en dos ondas de salida de menor frecuencia ().
Cuando se opera a niveles de bomba por debajo de la oscilación, el oscilador paramétrico puede amplificar una señal, formando un amplificador paramétrico ( paramp ). Los amplificadores paramétricos Varactor se desarrollaron como amplificadores de bajo ruido en el rango de frecuencia de radio y microondas. La ventaja de un amplificador paramétrico es que tiene mucho menos ruido que un amplificador basado en un dispositivo de ganancia como un transistor o un tubo de vacío . Esto se debe a que en el amplificador paramétrico se varía una reactancia en lugar de una resistencia (que produce ruido) . Se utilizan en receptores de radio de muy bajo ruido en radiotelescopios yantenas de comunicación de naves espaciales . [4]
La resonancia paramétrica ocurre en un sistema mecánico cuando un sistema se excita paramétricamente y oscila en una de sus frecuencias resonantes. La excitación paramétrica difiere del forzamiento ya que la acción aparece como una modificación variable en el tiempo en un parámetro del sistema.
Las oscilaciones paramétricas se notaron por primera vez en mecánica. Michael Faraday (1831) fue el primero en notar oscilaciones de una frecuencia excitadas por fuerzas del doble de la frecuencia, en las crispaciones (ondas superficiales onduladas) observadas en una copa de vino excitada para "cantar". [5] Franz Melde (1860) generó oscilaciones paramétricas en una cuerda empleando un diapasón para variar periódicamente la tensión al doble de la frecuencia de resonancia de la cuerda. [6] La oscilación paramétrica fue tratada por primera vez como un fenómeno general por Rayleigh (1883,1887). [7] [8] [9]
Uno de los primeros en aplicar el concepto a los circuitos eléctricos fue George Francis FitzGerald , quien en 1892 intentó excitar oscilaciones en un circuito LC bombeándolo con una inductancia variable proporcionada por una dínamo. [10] [11] Los amplificadores paramétricos ( paramps ) se usaron por primera vez en 1913-1915 para radiotelefonía desde Berlín a Viena y Moscú, y se predijo que tendrían un futuro útil ( Ernst Alexanderson , 1916). [12] Estos primeros amplificadores paramétricos utilizaban la no linealidad de un inductor de núcleo de hierro , por lo que solo podían funcionar a bajas frecuencias.
