Empedans Eşleştirmesi Pratik RF Vericilerinin Enerjiden Atık = =% 50 Olması Gerekiyor mu?

Maksimum güç aktarımı teoremine göre, sabit bir kaynak empedansı verildiğinde, maksimum güç aktarımı elde etmek için yük empedansı kaynak empedansına uyacak şekilde seçilmelidir.

Öte yandan, kaynak empedansı tasarımcılardan erişilemiyorsa, yükü kaynak empedansıyla eşleştirmek yerine, maksimum emiş ve güç aktarımı elde etmek için kaynak empedansı en aza indirilebilir, güç kaynaklarında yaygın bir uygulamadır. ve ses frekans yükselteçleri.

Bununla birlikte, RF devrelerinde, sinyal bütünlüğü sorunlarını, yansıma kaybını ve yansıma nedeniyle yüksek güçlü RF amplifikatörünün zarar görmesini önlemek için, empedans eşleşmesi tüm kaynak empedansını, yük empedansını ve ayrıca karakteristik empedansını eşleştirmek için kullanılmalıdır. iletim hattı ve son olarak anten.

Anladığım doğruysa, eşleşen bir kaynak ve yük (örneğin, bir RF amplifikatör çıkışı ve bir anten), bir voltaj bölücü oluşturur ve her biri voltajın yarısını alır. Sabit bir toplam empedans göz önüne alındığında, RF vericisinin kendisini yakmak ve ısıtmak için her zaman% 50 güç kaybı olduğu anlamına gelir.

Yani, empedans eşleşmesinin herhangi bir pratik RF vericisinin verimliliğinin% 50'den fazla olamayacağını ima etmek doğru mu? Ve herhangi bir pratik RF vericisi en az% 50 enerji harcamalıdır?

Güç kaynağınız sıfır ohm çıkış voltajı kaynağıysa, ardından 50 ohm dirençse, evet, doğru olduğunu düşündüğünüz şeydir.

Bununla birlikte, pratik RF amplifikatörleri (en azından verimli olacak şekilde tasarlanmış olanlar) asla böyle inşa edilmez. Düşük empedanslı ortak emitör veya kaynak aşamasına sahip olmaları ve ardından hepsi 50 ohm olacak şekilde tasarlanmış reaktif empedans eşleştirme eğilimindedirler.

Bir genel amaçlı sinyal jeneratörü satın eğer İlginçtir, çıkış olan bir gerilim kaynağı gerçek 50 ohm direnç ile takip edildi verimliliği bir sorun değildir ve çok geniş bir frekans aralığında kesin olarak belirlenmiş çıkış empedansına sahip olduğu gibi genellikle yerleşik ana tasarım hedefi.

RF amplifikatörler genellikle 50R'ye yakın bir çıkış empedansına sahip DEĞİLDİR ..... Ancak 50R yükü sürmek için tasarlanmıştır!

Ses amplifikatörleri gibi, kaynak empedansı genellikle tasarım yük empedansından çok uzaktır, çünkü maksimum güç aktarımı İSTEMİYORSUNUZ, maksimum verimliliğe daha yakın bir şey istersiniz!

Topolojiye bağlı olarak, şeyler ya voltaj kaynaklarına (Düşük çıkış empedansı) ya da akım kaynaklarına (Yüksek çıkış empedansı) yaklaşmaktadır.

Örneğin, bir HF, Push pull çıkış aşaması düşünürseniz, cihazlar tasarlanmış bir voltaj ve akımda çalışır, bu nedenle daha sonra endüstri standardı 50R'ye dönüştürülen bazı 'empedans' (Genellikle oldukça düşük).

Bu empedans, tasarımcı tarafından tasarlanan güç seviyesi ne olursa olsun, bu 50R yükü boyunca bir miktar gerilimle sonuçlanacak şekilde ayarlanır. Bu çıkış cihazlarının derin C sınıfı veya hatta F sınıfı olabileceğini ve temelde sıfır güce yakın yayılan anahtarlar olarak çalışabileceğini unutmayın, ancak tasarımcı olarak hala bir çalışma noktası olarak hangi voltajın ve hangi akımın seçileceğini ve dolayısıyla hangi dönüşümü seçeceğime karar vermeliyim. Çıktıdaki hedef güce ulaşmam gerekiyor.

Şimdi açıkça bu tür bir amplifikatörü 50R'den uzak bir yüke çalıştırmaya çalışırsanız, güç cihazlarının gördüğü voltajlar ve akımlar tasarımcının amaçladığından farklı olacaktır ve çok uzağa giderseniz duman çıkar.

Diğer bir komplikasyon, çıkış filtreleri ve (UHF ve üstü) çıkışta sonlandırılmış bir sirkülatör olasılığıdır ve bu da aslında girişe geri bakan 50R gibi görünür.

Yani, empedans eşleşmesinin herhangi bir pratik RF vericisinin verimliliğinin% 50'den fazla olamayacağını ima etmek doğru mu? Ve herhangi bir pratik RF vericisi en az% 50 enerji harcamalıdır?

Hayır, bu yanlış. Gönderinizdeki diyagramda bu tartışmadaki temel yapı taşı yok: amplifikatörün kendisi.

Tüm amplifikatörler PAE'lerine (Güç Eklenmiş Verimlilik) göre tanımlanabilir.

PAE buradaki anahtar parametredir, çünkü amplifikatör kazancının çok yüksek olması muhtemeldir. Empedanslara eşleştirildiğinde jeneratör tarafından AMPLİFİKATÖR'e aktarılan güç, gerçekte maksimum jeneratör gücünün sadece% 50'si olacaktır. Ancak kazanç yeterince yüksekse, jeneratörün iç empedansında boşa harcanan güç, AMPLİFİKATÖR tarafından yüke verilen güce kıyasla çok düşük olacaktır. Böylece, toplam verimlilik üzerindeki etkinin düşük olması muhtemeldir.

$\eta = P_{out}/P_{supply}$

Yani, empedans eşleşmesinin herhangi bir pratik RF vericisinin verimliliğinin% 50'den fazla olamayacağını ima etmek doğru mu? Ve herhangi bir pratik RF vericisi en az% 50 enerji harcamalıdır?

Hayır, bunu söylemek doğru değil.

Amplifikatörü bir kabloyla (normalde koaksiyel) antene bağlarken, yükten (anten) amplifikatöre zarar verebilecek veya daha az etkili hale getirebilecek önemli bir güç yansıması olmaması gerekir.

Anten empedansı koaksın karakteristik empedansıyla eşleşiyorsa, amplifikatör herhangi bir seri kaynak direnci gerektirmeden koaksın besleme ucunu sürdürebilir. Tahrik edilen uçta görülen empedans, anten empedansı olacaktır çünkü kablonun karakteristik empedansına uymaktadır.

Empedans hem gerçek (dirençli) hem de hayali (reaktif) parçalardan oluşur. Sadece gerçek (dirençli) parça gücü dağıtır. Teorik olarak, kişi 50 ohm büyüklüğünde tamamen reaktif bir empedansa sahip olabilir ve içinde herhangi bir gücü dağıtamaz.

Empedans birimleri Amp başına Volt'tur. Bir iletim hattının empedansı hakkında konuşurken, hat boyunca belirli bir büyüklükte bir voltajın yayılması için hatta ne kadar akımın beslenmesi gerektiğinden bahsediyoruz. Gerilim ve akım oranı anlamına gelir.

Örneğin CAT-5 kablosunun yayılma hızı yaklaşık 0.64 * C'dir. Empedansı öncelikle bükülmüş çiftler arasındaki kapasitans tarafından belirlenir (elbette bazı küçük endüktif ve dirençli bileşenler vardır).

Hattın bir ucuna 1V sinyal koyarsak, sinyal 192.000.000 m / s'de yayılır, sinyalin gittiği her 1 metrede 48pF ila 1V (yani 48pC) şarj etmesi gerekir.

1V * 48pF / m / (180M m / s) = 9.44mA.

1V / 9.44mA = 105.9 ohm (nominal 100 ohm empedansına çok yakın).

Doğru. Bir "pratik" Amplifikatör, konektörler, kablolar, anten içeren çıkışla eşleşmelidir. Nihayetinde antene maksimum güç iletimi için> =% 50 başka bir yerde boşa gidecektir.