การจับคู่ความต้านทานนั้นมีเครื่องส่งคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้งานจริงใด ๆ ต้องเสีย> = 50% ของพลังงานหรือไม่?

ตามทฤษฎีการถ่ายโอนกำลังไฟฟ้าสูงสุดเมื่อมีการกำหนดอิมพิแดนซ์แหล่งจ่ายคงที่โหลดอิมพีแดนซ์จะต้องเลือกให้ตรงกับอิมพิแดนซ์ต้นทางเพื่อให้ได้การถ่ายโอนพลังงานสูงสุด

ในทางตรงกันข้ามหากความต้านทานแหล่งที่มาไม่สามารถเข้าถึงได้จากนักออกแบบแทนที่จะจับคู่โหลดกับความต้านทานของแหล่งที่มาความต้านทานของแหล่งที่มาสามารถลดลงเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดและการถ่ายโอนพลังงานได้ และแอมพลิฟายเออร์ความถี่เสียง

อย่างไรก็ตามในวงจร RF เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาความสมบูรณ์ของสัญญาณการสูญเสียการสะท้อนกลับและความเสียหายต่อแอมพลิฟายเออร์ RF กำลังสูงเนื่องจากการสะท้อนการจับคู่อิมพิแดนซ์จะต้องใช้เพื่อจับคู่อิมพีแดนซ์แหล่งกำเนิดทั้งหมดโหลดอิมพิแดนซ์ สายส่งและเสาอากาศในที่สุด

หากความเข้าใจของฉันถูกต้องแหล่งที่มาและโหลดที่ตรงกัน (ตัวอย่างเช่นเอาท์พุทเครื่องขยายสัญญาณ RF และเสาอากาศ) จะสร้างตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าแต่ละตัวจะได้รับครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้า เมื่อกำหนดความต้านทานรวมคงที่หมายความว่ามีการสูญเสียพลังงาน 50% ในการเผาไหม้และให้ความร้อนแก่ตัวส่งสัญญาณ RF เอง

ดังนั้นมันถูกต้องหรือไม่ที่จะบอกว่าการจับคู่อิมพีแดนซ์บ่งบอกถึงประสิทธิภาพของเครื่องส่งคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้งานจริงใด ๆ ไม่สามารถมากกว่า 50% ได้หรือไม่? และเครื่องส่งคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้งานจริงใด ๆ จะต้องสิ้นเปลืองพลังงานอย่างน้อย 50%?

หากแหล่งจ่ายไฟของคุณเป็นแหล่งจ่ายแรงดันเอาท์พุทศูนย์โอห์มตามด้วยตัวต้านทาน 50 โอห์มใช่แล้วสิ่งที่คุณคิดว่าถูกต้อง

อย่างไรก็ตามแอมพลิฟายเออร์ RF ในทางปฏิบัติ (อย่างน้อยที่ออกแบบมาเพื่อให้มีประสิทธิภาพ) ไม่เคยถูกสร้างขึ้นมาเช่นนั้น พวกเขามีแนวโน้มที่จะมีอิมพิแดนซ์สามัญต่ำหรือขั้นตอนแหล่งที่มาตามด้วยการจับคู่ความต้านทานปฏิกิริยาทั้งหมดออกแบบมาเพื่อใช้งานใน 50 โอห์ม

ที่น่าสนใจถ้าคุณซื้อเครื่องกำเนิดสัญญาณอเนกประสงค์, เอาท์พุทจะถูกสร้างขึ้นมักจะเป็นแหล่งที่มาแรงดันไฟฟ้าตามด้วยจริง 50 ตัวต้านทานโอห์มประสิทธิภาพไม่เป็นปัญหาและมีความต้านทานเอาท์พุทที่กำหนดไว้อย่างถูกต้องในช่วงความถี่กว้างมากคือ เป้าหมายการออกแบบหลัก

โดยทั่วไปแล้วแอมพลิฟายเออร์ RF ไม่มีความต้านทานเอาต์พุตใกล้เคียงกับ 50R ในระยะไกล ..... พวกมันถูกออกแบบมาเพื่อขับโหลด 50R!

เช่นเดียวกับแอมพลิฟายเออร์เสียงอิมพีแดนซ์ต้นทางมักจะไกลจากอิมพิแดนซ์โหลดการออกแบบเนื่องจากคุณไม่ต้องการถ่ายโอนพลังงานสูงสุดคุณต้องการบางสิ่งที่ใกล้เคียงกับประสิทธิภาพสูงสุด!

ขึ้นอยู่กับโทโพโลยีสิ่งต่าง ๆ ประมาณแรงดันไฟฟ้า (ความต้านทานต่ำเอาท์พุท) หรือแหล่งกระแส (อิมพีแดนซ์เอาท์พุทสูง)

หากคุณนึกถึงตัวอย่างเช่น HF, Push pull output output อุปกรณ์กำลังทำงานที่แรงดันและกระแสไฟฟ้าที่ออกแบบมาบางส่วนดังนั้น 'อิมพีแดนซ์' (โดยทั่วไปค่อนข้างต่ำ) ซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม 50R

ความต้านทานนี้ถูกตั้งค่าโดยผู้ออกแบบเพื่อให้เกิดแรงดันไฟฟ้าข้ามโหลด 50R ที่จะส่งมอบระดับพลังงานที่ออกแบบไว้ โปรดทราบว่าอุปกรณ์ส่งออกเหล่านั้นอาจอยู่ในระดับลึก C หรือแม้กระทั่งคลาส F และทำงานเป็นหลักเป็นสวิตช์กระจายไปใกล้ศูนย์พลังงาน แต่ฉันเป็นนักออกแบบยังคงต้องตัดสินใจว่าแรงดันไฟฟ้าและสิ่งที่จะเลือกปัจจุบันเป็นจุดปฏิบัติการ ฉันต้องไปถึงเป้าหมายพลังงานที่เอาท์พุท

ตอนนี้ชัดเจนถ้าคุณพยายามที่จะใช้แอมพลิฟายเออร์เข้าไปในโหลดที่ห่างไกลจาก 50R แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่อุปกรณ์ไฟฟ้าเห็นจะเป็นสิ่งอื่นดังนั้นนักออกแบบจึงตั้งใจและถ้าคุณไปไกลควันออกมา

ภาวะแทรกซ้อนต่อไปคือฟิลเตอร์เอาท์พุทและ (ที่ UHF และสูงกว่า) ความเป็นไปได้ของวงจรที่สิ้นสุดที่เอาต์พุตซึ่งจริง ๆ แล้วทำให้ดูเหมือนว่า 50R มองย้อนกลับไปที่อินพุต

ดังนั้นมันถูกต้องหรือไม่ที่จะบอกว่าการจับคู่อิมพีแดนซ์บ่งบอกถึงประสิทธิภาพของเครื่องส่งคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้งานจริงใด ๆ ไม่สามารถมากกว่า 50% ได้หรือไม่? และเครื่องส่งคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้งานจริงใด ๆ จะต้องสิ้นเปลืองพลังงานอย่างน้อย 50%?

ไม่ผิด แผนภาพในโพสต์ของคุณไม่มีแบบเอกสารสำเร็จรูปสำคัญในการสนทนานี้: เครื่องขยายเสียงเอง

แอมพลิฟายเออร์ทั้งหมดสามารถอธิบายได้ตาม PAE (Power Power Efficiency)

PAE เป็นพารามิเตอร์สำคัญที่นี่เนื่องจากแอมพลิฟายเออร์มีแนวโน้มที่จะสูงมาก พลังงานที่ถ่ายโอนไปยังเครื่องขยายเสียงโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเมื่อจับคู่ความต้านทานจะเป็นเพียง 50% ของพลังงานเครื่องกำเนิดสูงสุด แต่ถ้าได้รับสูงพอพลังงานที่สูญเสียไปจากอิมพีแดนซ์ภายในของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต่ำมากเมื่อเทียบกับกำลังส่งของเครื่องขยายเสียงไปยังโหลด ดังนั้นผลกระทบต่อประสิทธิภาพโดยรวมน่าจะต่ำ

สิ่งที่สำคัญที่นี่คือ (ส่วนใหญ่) ขั้นตอนการส่งออกของเครื่องขยายเสียงที่มีประสิทธิภาพดิบสูง $\eta = P_{out}/P_{supply}$ซึ่งขึ้นอยู่กับระดับการขยาย (A, B, AB, C, D, F, ฯลฯ ) และจุดปฏิบัติการของแอมป์

ดังนั้นมันถูกต้องหรือไม่ที่จะบอกว่าการจับคู่อิมพีแดนซ์บ่งบอกถึงประสิทธิภาพของเครื่องส่งคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้งานจริงใด ๆ ไม่สามารถมากกว่า 50% ได้หรือไม่? และเครื่องส่งคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้งานจริงใด ๆ จะต้องสิ้นเปลืองพลังงานอย่างน้อย 50%?

ไม่มันไม่ถูกต้องที่จะบอกว่า

สิ่งที่คุณต้องมั่นใจเมื่อเชื่อมต่อแอมพลิฟายเออร์เข้ากับเสาอากาศผ่านสายเคเบิล (โดยทั่วไปคือเล้าโลม) คือไม่มีการสะท้อนพลังงานที่สำคัญจากโหลด (เสาอากาศ) ที่สามารถทำลายแอมป์หรือทำให้ประสิทธิภาพลดลง

หากความต้านทานของเสาอากาศตรงกับความต้านทานลักษณะเฉพาะของ coax เครื่องขยายเสียงสามารถขับปลายฟีดของ coax ได้โดยไม่ต้องใช้ความต้านทานแหล่งสัญญาณใด ๆ ความต้านทานที่เห็นที่ปลายไดรฟ์จะเป็นอิมพีแดนซ์ของเสาอากาศเพราะมันตรงกับลักษณะความต้านทานของสายเคเบิล

อิมพีแดนซ์ประกอบด้วยชิ้นส่วนจริง (ตัวต้านทาน) และจินตภาพ (ปฏิกิริยา) เฉพาะส่วนที่ต้านทานได้ก็จะกระจายอำนาจ ตามหลักวิชาหนึ่งอาจมีความต้านทานรีแอกแตนซ์ที่มีขนาด 50 โอห์มและไม่กระจายอำนาจใด ๆ

หน่วยของความต้านทานคือโวลต์ต่อแอมป์ เมื่อพูดถึงอิมพีแดนซ์ของสายส่งเรากำลังพูดถึงกระแสไฟฟ้าที่ต้องป้อนเข้าไปในสายเพื่อให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดที่แน่นอนในการแพร่กระจายไปตามสาย ความหมายอัตราส่วนของแรงดันและกระแส

ตัวอย่างเช่นสาย CAT-5 มีความเร็วการแพร่กระจายประมาณ 0.64 * C นอกจากนี้ยังมีความจุประมาณ 15pF ต่อฟุต (48pF ต่อเมตร) ความต้านทานจะถูกกำหนดเป็นหลักโดยความจุระหว่างคู่บิด (มีแน่นอนบางส่วนอุปนัยเล็ก ๆ และตัวต้านทาน)

หากเราใส่สัญญาณ 1V ไปที่ปลายด้านหนึ่งของบรรทัดสัญญาณจะแพร่กระจายที่ 192,000,000 m / s ทุก ๆ 1 เมตรที่สัญญาณเดินทางจะต้องชาร์จ 48pF ถึง 1V (ดังนั้น 48pC)

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

1V / 9.44mA = 105.9 ohms (ซึ่งใกล้เคียงกับความต้านทาน 100 ohm เล็กน้อย)

สิ่งนี้ถูกต้อง เครื่องขยายเสียง "ในทางปฏิบัติ" จะต้องตรงกับเอาต์พุตที่ประกอบด้วยตัวเชื่อมต่อสายเคเบิลเสาอากาศ สำหรับการส่งพลังงานสูงสุดในที่สุดไปยังเสาอากาศ> = 50% จะสูญเปล่าที่อื่น