参数放大电路仿真与应用“，
关键的外卖
参数放大电路是非线性电路的一个例子，其电路参数随输入信号而变化。
输入信号用来改变非线性元件的电抗，通常是变容元件。
由于电路参数随输入信号的变化而变化，只要能够正确地模拟非线性元件的电抗，就可以使用SPICE轻松地模拟参数放大电路。
该电机控制板可以受益于开关调节器与线性调节器。
在新墨西哥州的甚大阵列望远镜的抛物面碟中隐藏着一个用于捕捉和放大极低水平VHF/UHF信号的电路。电子参数放大电路(和它们的光学表亲)用于非常高的频率，其中被放大的输入频率可能会变化。当传统放大器不能提供足够的增益来检测噪声底限以上的信号时，这些电路也很有用。
现在，典型的电信频率已经被廉价的GaAs fet和hemt推到了10s GHz，在集成电路中有了低噪声放大的实际解决方案。尽管基于晶体管的放大器很有用，但除非使用更复杂的放大器，否则它们在微米波长上将受到限制。
今天，相关频率在~100 GHz范围内，当我们深入到5G和6G时，我们可能会看到这些电路的复苏。下面是如何在时域中模拟参数放大电路的设计，以及电路将如何工作。
参数放大电路是如何工作的
参数放大电路提供输入模拟信号的可调放大和上/下转换。这是通过将第二个正弦信号，称为泵信号，应用到非线性无功电路元件来实现的。泵信号使非线性电路元件的电抗以与泵信号频率相同的频率作正弦变化。
如果“非线性无功电路元件”的概念听起来很模糊，请记住，您有两个选择:
铁氧体电感或变压器运行在磁化饱和
一个变容二极管，其电容是二极管压降的非线性函数
铁氧体需要在高磁场(即输入电流)下运行才能达到饱和。因此，变容二极管通常用于参数放大电路中以提供非线性电抗。在原理上，任何具有输入电压/电流非线性电抗的元件都可以用于参数放大电路。基本参数放大电路如下所示。
简单参数放大电路
在上面的电路中，变容二极管是C3元件。的RLC电路支腿对泵和输入信号可以设计为欠阻尼，这样泵和输入信号就会有一定的共振。这使得变容二极管上的电容调制可以通过简单地调整输入和泵浦频率来改变。
通过基尔霍夫电压定律，由于输入源、RLC支腿、R2和C3形成一个闭环，该闭环形成一个固有频率和阻尼周期性调制的阻尼振荡器。这种类型的系统，称为参数振荡器，用阻尼马蒂厄方程来描述。
阻尼马蒂厄方程
根据参数放大器电路的拓扑结构，阻尼、固有频率或两者都可能随着泵浦信号的振荡而呈正弦变化。在模拟参数放大电路时，SPICE模拟器的作用是在时域内求解阻尼Mathieu方程。
阻尼马蒂厄方程是描述参数呈正弦变化的振子的一般方程，它在力学、种群动力学、量子力学、经济学和天体物理学中都有应用。阻尼Mathieu方程如下:
参数放大电路的阻尼Mathieu方程。
请注意，上述方程中的时间依赖关系是因为电路参数都可以是两个电压源的函数，这两个电压源都在时间上振荡。该电路的目标是通过调整泵浦信号的幅度和/或频率来放大(或减小)输入信号。
上述参数放大电路通过时会产生高次和低次谐波频率混合．这些谐波在C3产生并输出到惰轮电路。这种频率混合只有通过使用非线性反应元件(上面的变容二极管)才会发生。电路产生的每个谐波和每个元件的增益定义在下面的方程中。
输出频率和增益从参数放大电路如上所示。
惰轮电路接收C3产生的所有频率。惰轮电路的作用是提供带通滤波。最后，空转电路提供带通滤波，然后输出所需的频率。
时域或频域模拟
对时变电路的仿真需要在时域内进行。对于非线性元件，需要在频域推导电路模型。傅里叶变换的表格只在非线性无功分量的电压依赖的傅里叶变换可能不存在时有用，或者它被定义为两个函数的卷积。非线性时变系统的仿真仍然是一个活跃的研究课题。
无论您选择执行哪种类型的模拟，都应该使用验证的组件模型对于你的组件。如果您擅长为SPICE中的组件定义电路模型，则可以手动为变容二极管创建电路模型。这两种方法都为创建时变电路的时域SPICE仿真提供了一种灵活的方法。请注意，这是参数放大器SPICE模拟中的一种简单方法，因为非线性无功元件的电压依赖性很容易根据输入和泵浦电压定义。
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