¿Por qué ocurre la división de frecuencia cuando dos circuitos resonantes están acoplados magnéticamente en la transferencia de energía inalámbrica?

También sucede con los circuitos sintonizados acoplados capacitivamente. Cuando el acoplamiento es muy, muy débil, los dos circuitos resonantes apenas se ven afectados entre sí. Cuando el acoplamiento es muy, muy fuerte, los dos circuitos se comportan como un circuito sintonizado. Es el área intermedia donde las cosas "extrañas" comienzan a suceder. Aquí hay una imagen que muestra cómo se ve con los circuitos sintonizados acoplados capacitivamente. Tenga en cuenta que Cs es el acoplador en serie y que he marcado en el diagrama la curva que se aplica al valor de Cs utilizado: -

He automatizado los valores en la simulación para que la capacitancia de ambos circuitos sintonizados se adapte al valor del condensador de acoplamiento para permanecer en la misma frecuencia de resonancia nominal. Esto demuestra que con un acoplador de 200pF, la frecuencia de resonancia se ve en gran parte como un solo pico centrado a aproximadamente 100 kHz. Tenga en cuenta que el barrido de CA es de 50 kHz a 200 kHz.

A medida que la capacitancia del acoplamiento aumenta de valor, se ven claramente dos picos distintos y estos se alejan unos de otros a medida que el acoplamiento se hace más fuerte. Espero que alguien pueda demostrar esto matemáticamente (aunque las matemáticas sean difíciles) pero básicamente los dos circuitos sintonizados interactúan y desplazan la frecuencia de resonancia de cada uno.

Los motivos claros se describen en la revista electrónica japonesa. enlace La razón es que la resonancia en el lado secundario tiene una frecuencia de resonancia en serie y una frecuencia antiresonante. Si el lado secundario está sintonizado a la frecuencia antirresonante, la transferencia de potencia se altera cuando las dos bobinas están juntas. En la frecuencia antiresonante, la fase del flujo magnético generado por la bobina del lado primario difiere de la fase del flujo magnético generado por la bobina secundaria en 90 grados. Este es el motivo de la división. Aquí, la fase debe ser de 0 grados. El aumento de la constante de tiempo en el lado secundario resuelve este problema.