VSWR เครื่องขยายคลื่นความถี่วิทยุเสียหายได้อย่างไร


11

VSWR ที่สูงสามารถทำลายทรานซิสเตอร์สุดท้ายในแอมพลิฟายเออร์ RF ได้อย่างไร

สายส่งมีความสำคัญมากกว่าผลกระทบที่มีต่อการเปลี่ยนอิมพีแดนซ์ของโหลดที่ปลายอีกด้านหรือไม่? หรืออิมพีแดนซ์ก้อนที่เท่ากันโดยตรงที่เอาต์พุตของแอมป์จะเสียหายเหมือนกันหรือไม่?

จากอิมพีแดนซ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดที่ส่งผลให้ VSWR ที่ระบุมีผลเสียทั้งหมดหรือไม่

พลังงานที่สะท้อน "ดูดกลืน" โดยเครื่องขยายเสียงหรือไม่? ตัวอย่างเช่นถ้าฉันได้รับพลังงานที่สะท้อน 100W นั่นจะมากหรือน้อยเหมือนกับการวางเครื่องทำความร้อน 100W ในแอมป์หรือไม่?

ฉันได้อ่านด้วยว่าแรงดันไฟฟ้าที่มากเกินไปอาจเป็นกลไกที่นำไปสู่ความเสียหาย แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าสามารถปรากฏได้อย่างไร มีข้อ จำกัด หรือไม่ว่าแรงดันไฟฟ้านี้จะสูงต่อการปรากฏตัวที่ไม่ตรงกันหรือไม่?

คำตอบ:


9

VSWR ที่สูงสามารถทำลายทรานซิสเตอร์สุดท้ายในแอมพลิฟายเออร์ RF ได้อย่างไร มันเป็นเพียงความต้านทานที่ไม่ถูกต้อง (หลังจากการเปลี่ยนแปลงโดยสายการผลิต) ปรากฏที่ขั้วหรือเป็นสายส่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่สำคัญ?

ขึ้นอยู่กับการออกแบบของแอมพลิฟายเออร์ที่คุณใช้

ถ้าสัมประสิทธิ์การสะท้อนที่แอมพลิฟายเออร์เห็นคือ -1 (เช่น ) นั่นเทียบเท่ากับการขับลัดวงจรและคุณสามารถเห็นได้ว่าเหตุใดจึงเป็นสภาวะโอเวอร์โหลดสำหรับแอมป์ทุกประเภท .VSWR

หากค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนกลับเป็น +1 (อีกครั้ง ) นั่นเท่ากับการขับขี่วงจรเปิด หากคุณกำลังส่งออกของแอมป์ดูเหมือนว่าแอมพลิฟายเออร์ทั่วไปที่มีตัวต้านทานแบบดึงขึ้น (ตัวอย่างเช่นบัฟเฟอร์ CML) นั่นจะไม่เป็นปัญหาเลย ในการกำหนดค่าแอมพลิฟายเออร์อื่น ๆ ที่มีองค์ประกอบที่มีปฏิกิริยาแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอาจทำให้อุปกรณ์เอาท์พุทพังเช่นกันVSWR

มันสะท้อนให้เห็นถึงพลังงานที่ถูกดูดซับและกระจายไปในทรานซิสเตอร์หรืออย่างอื่นหรือไม่?

หากเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ของคุณมีส่วนต้านทานของเอาท์พุตที่แท้จริงนั่นก็หมายความว่ามันดูดซับคลื่นสะท้อนกลับ

อย่างไรก็ตามคลื่นที่สะท้อนออกมาน่าจะสอดคล้องกับคลื่นขาออกที่แอมป์กำลังผลิต ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้ที่เอฟเฟกต์การรบกวนระหว่างคลื่นทั้งสองจะเพิ่มหรือลดความเป็นไปได้ที่จะเกิดความเสียหายกับเครื่องขยายเสียงขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของเฟสระหว่างพวกเขา

หากคุณกำลังขับรถเป็นเส้นยาวการเปลี่ยนแปลงความถี่เล็กน้อยหรือแม้กระทั่งอุณหภูมิของเส้นสามารถเปลี่ยนเฟสของคลื่นสะท้อนได้อย่างมีนัยสำคัญดังนั้นจึงอาจไม่ควรลองออกแบบบนสมมติฐานที่ว่า คุณสามารถควบคุมเฟสของการสะท้อนกลับได้

หากคุณกำลังขับรถเป็นเส้นสั้น ๆ ดังนั้นการควบคุมเฟสของการสะท้อนโดยการควบคุมความยาวบรรทัดนั้นเป็นเรื่องธรรมดาที่ทำได้ทุกครั้งที่เราใช้ stub หรือ shunt เป็นตัวกรองที่ตรงกัน


คุณช่วยอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการเพิ่มแรงดันขาออกได้ไหม? ฉันมีเวลายากที่จะทำให้หัวของฉันรู้ว่ามันจะเกินแรงดันไฟฟ้า
Phil

1
@ ฟิลลองนึกภาพตัวเหนี่ยวนำดึงตัวสะสมขึ้นแทนที่จะเป็นตัวต้านทาน มีคนถามคำถามเกี่ยวกับสิ่งนี้ในไม่กี่วันที่ผ่านมา
โฟตอน

ที่ทำให้รู้สึกที่สมบูรณ์แบบคิดอย่างนั้นขอบคุณ
Phil Frost

2

มันเป็นปัญหาการสะท้อนกลับ หากเสาอากาศโดยเฉพาะไม่ตรงกับกำลังงานของสายป้อนจะสะท้อนกลับลงในสายป้อน สิ่งนี้นำไปสู่คลื่นนิ่งในสายป้อนของโหนดแรงดันสูงซึ่งคลื่นที่เข้ามาเสริมแรงคลื่นสะท้อน

เครื่องวัด VSWR จะอ่านสัดส่วนของคลื่นที่ส่งผ่านซึ่งสะท้อนกลับมาเพื่อให้คุณทราบถึงขนาดของปัญหา

VSWR ที่สูงกว่ายิ่งแรงดันไฟฟ้าที่โหนดแรงดันสูงและนี่คือสิ่งที่สร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของคนขับ วิทยุพลังงานที่สูงที่สุดในทุกวันนี้ตรวจจับ VSWR และปิดหรือลดพลังงานเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหาย


2

มีเพียงไม่กี่สิ่งที่ฆ่าอุปกรณ์พลังงาน RF:

  • มากกว่าปัจจุบัน (คุณสามารถทำให้สายไฟติดขัด)
  • แรงดันเกิน (อุปกรณ์ทั่วไปที่ทำงานที่ 100V (~ 50V ราง) จะล้มเหลวหาก Vds เกิน ~ 130V แม้สักครู่)
  • Over Drive (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสไตล์ MOSFET และ LDMOS แต่ยังเป็นเตตรัว) ประตูเจาะหรือความร้อนสูงเกินไปของตารางการควบคุม
  • ควรให้ความร้อนสูงเกินไป แต่อุปกรณ์ไฟฟ้ากำลังสูงมักจะทำงานที่ทางแยกภายในไม่กี่สิบองศาของความล้มเหลวที่กำลังเต็ม

แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าสามารถเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจนโดยการสะท้อนที่มีสัญญาณที่เหมาะสมเช่นเดียวกับพลังงาน (พื้นที่ปฏิบัติการที่ปลอดภัย) หากการสะท้อนเกิดไฟฟ้าแรงสูงผ่านอุปกรณ์ในเวลาเดียวกันมีกระแสไหลจำนวนมาก

มากกว่าไดรฟ์คุณสามารถผ่านความจุการถ่ายโอนย้อนกลับหรือเครือข่ายข้อเสนอแนะหากความมั่นคงของอุปกรณ์ถูกทำลายโดยความผิดพลาด

แอมป์ rf ส่วนใหญ่ขาดความพร้อมในการรับมือกับโหลดที่มีปฏิกิริยาสูงเนื่องจากค่าเงิน


2

โดยปกติแล้วแอมพลิฟายเออร์พลังงานคลื่นความถี่วิทยุจะตามด้วยเครือข่ายจับคู่ความต้านทานบางชนิด (น่าจะรวมถึงตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ) เพื่อแปลงค่าความต้านทานโหลดเป็นสิ่งที่ทรานซิสเตอร์พลังงานสามารถรับมือได้โดยพิจารณาจากแรงดันและกระแสไฟฟ้า สายส่งอาจเชื่อมโยงกับเครือข่ายนี้ แต่ที่ความถี่ปฏิบัติการทรานซิสเตอร์พลังงานจะเห็นความต้านทานโหลดที่ต้องการ
ผู้ออกแบบแอมพลิฟายเออร์ยังช่วยให้มั่นใจได้ว่าในทุกความถี่อื่น ๆเครือข่ายที่เข้าคู่กันนั้นจะนำเสนอความต้านทานต่อทรานซิสเตอร์กำลังที่ทำให้แน่ใจว่าจะไม่มีการแกว่ง เครื่องขยายเสียงตัวอย่าง 7 MHz
เพาเวอร์แอมป์ MOSfet ที่มีสามโหลด (1, 50, 1,000 โอห์ม . MOSfet ขับโหลด 50 โอห์มผ่านเครือข่ายที่ตรงกันซึ่งประกอบด้วยตัวกรองความถี่ต่ำของ L's และ C สามารถจัดการกับกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ 3 A และแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ 90 V ด้วยโหลด 50 โอห์ม (สีน้ำเงิน) มันทำงานภายในขีด จำกัด เหล่านี้ แต่การโหลด 1 โอห์ม (สีเขียว) ทำให้กระแสไฟฟ้าสูงสุดมีค่ามากเกินไปและแรงดันไฟฟ้าสูงสุดจะสูงกว่าการสลายแบบมอสเฟต ในกรณีนี้สามารถรับโหลด 1000 ohm (สีแดง) ได้

โปรดทราบว่า SPICE นี้ทำงานไม่ได้สร้างควันและไม่แสดงสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อระบายแรงดันหรือกระแสเกินขีด จำกัด ไม่มีสายส่งรวมอยู่ที่นี่ สำหรับเครือข่ายที่ตรงกันหรือสายส่งที่มีความยาวแตกต่างกันผลลัพธ์เหล่านี้อาจเปลี่ยนแปลงอย่างมากอาจเกินขีด จำกัด สำหรับการโหลด 1000 โอห์ม ผู้ออกแบบที่อนุรักษ์นิยมอาจใช้ MOSfet ที่มีขีด จำกัด ที่ใหญ่กว่ายอมให้แอมพลิฟายเออร์ที่มีเสถียรภาพซึ่งยังคงอยู่ภายในขีดจำกัดความต้านทานโหลด

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.