Як можливо мати 5Вт передавач, що працює 50 Ом, з напругою 12В?

Отже, скажімо, у вас є схема, яка генерує несучу хвилю з деякою частотою (скажімо, 27 МГц) і підключена до манекена навантаження 50 Ом (який я збираю еквівалентний антені для цілей аналізу ланцюга). А живиться від регульованого джерела живлення 12В.

Отже, уявіть, що несуча хвиля - 12 вольт пік-пік, що становить 4 422 вольта RMS. Відповідно до формули , це дає вихідну потужність приблизно 0,36 Вт. Навіть не зважаючи на середню потужність, 12 В на 50 - 2,88 Вт. А пік форми хвилі насправді 6В, а при 50 Ом - це лише 0,72 Вт.$P = (V_{rms})^2/R$$\Omega$

Як тоді робити такі ланцюги, як ці вихідні потужністю 5 Вт або більше, з джерелом живлення 12 В (дають або беруть кілька вольт)?

• http://www.rason.org/Projects/transmit/transmit.pdf (Цей повідомляє, що при побудові вихідний сигнал був фактично понад 7 Вт)

• http://www.radanpro.com/Radan2400/Transmitter/5-Watt%20Transmitter%20by%20SM0VPO.htm

Якщо ви хочете в середньому 5 Вт з навантаження 50 Ом, вам знадобиться пікова напруга майже 45 В. Для 100 Вт вам знадобиться сигнал, який має 200В пік до піку! Якось сумніваюся, що люди живлять свої радіостанції з такими високими напругами.

Що я не розумію, це те, як людина отримує більше енергії з ланцюга з фіксованим навантаженням і фіксованою напругою живлення. Навіть якщо ваш підсилювач може поставити 100A, I = V / R; Забезпечивши напругою 12 В, закон Ома говорить, що навіть на піку, він буде доставляти лише 0,12 А, при цьому навантаження розсіюється 0,72 Вт.

Я думаю, що можна якось використати посилений трансформатор для підвищення напруги до необхідного рівня, торгуючи струмом на первинному для напруги на вторинному, але жодна із схем вище не робить цього. Крім цього, всі мережі, що відповідають імпедансу, у світі не збираються отримувати більше напруги на цьому навантаженні.

Все, що я пояснив, може бути неправильним, і саме тому я пояснив це. Будь ласка, допоможіть мені розібратися з моїми концептуальними непорозуміннями :)

Ключовим для всього цього є "відповідність імпедансу". Вам потрібен підсилювач, щоб подумати, що він спрацьовує з низьким опором (тому він може подавати велику кількість струму від 5 В джерела живлення і, таким чином, генерувати багато енергії). Тоді вам "магічно" потрібно перетворити ці струми, щоб заганяти 50 Ом при набагато більшій напрузі.

Це робиться за допомогою мережі, що відповідає імпедансу. Коли ви записуєте рівняння, що керують мережею, вона повинна виглядати (на частоту, що цікавить - ці речі повинні бути налаштовані на роботу) як низький опір на вході, і високий (50 Ом) імпеданс на виході.

Існує багато способів домогтися відповідності імпедансу: якщо ваш вхідний опір 5 Ом, і ви хочете відповідати вихідному імпедансу 50 Ом на 27 МГц, ви можете використовувати просту схему LC

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

яку я "обчислював", використовуючи http://home.sandiego.edu/~ekim/e194rfs01/jwmatcher/matcher2.html та вводячи відповідні параметри.

Тут відбувається те, що змінна напруга на джерелі (з опором R1) вводить струм у резонансний контур ЖК. Оскільки це комутовані серії, вони виглядають як низький опір, але насправді коливання напруги, які можна досягти на виході, дуже високі - набагато вище, ніж вхідні напруги. Записуючи імпеданс C1 як Z1 (= 1 / jwC) та імпеданс L1 як Z2 (jwL), ви бачите, що їх можна комбінувати:

$X_1 = R_1 + Z_1$
$X_2 = R_2 * Z_2 / (R_2 + Z_2)$

Тепер напруга на вході ділиться, тому вихідна напруга

$V_{out}/V_{in} = X_2 / (X_1 + X_2)$

$$\begin{align} &= \frac{(R_2 * j \omega L)}{(R_2 + j \omega L) (R_1 + \frac{1}{j \omega C} + \frac{R_2 * j \omega L}{R_2 + j \omega L})}\\ &= \frac{R_2 * j \omega L} {(R_1 + \frac{1}{j \omega C})(R_2 + j \omega L) + R_2 * j \omega L}\\ &= \frac{R_2 * j \omega L}{R_1R_2 + j(R_1 \omega L - \frac{R_2}{\omega C}) - \frac{L}{C}) + R_2 * j \omega L}\\ &= \frac{R_2 * j \omega L}{R_1R_2 - \frac{L}{C} + j(R_1\omega L - \frac{R_2}{\omega C} + R_2 \omega L)}\\ \end{align}$$

Тепер уявний термін внизу скасовується, коли

$R_1 \omega L = R_2 (\omega L - \frac{1}{\omega C})$

або

$\frac{R_1}{R_2} = 1 - \frac{1}{\omega ^2 LC}$

$\omega = \sqrt{\frac{1}{LC}}$

Наведене вище посилання дає багато альтернативних схем, які будуть робити те саме, але в кінцевому рахунку для ефективного передавача ви хочете мати реальний опір на частоті, що цікавить (без відображення) - і відповідна схема досягає цього для вас, майже будь-який опір (звичайно, з правильними значеннями компонентів).

Якщо ви подивитеся на будь-яку з цих схем, то тут є індуктори. Існує безліч способів генерації більш високих напруг без використання трансформатора. Дійсно, подивіться на іскрову котушку, яка використовується в автомобілях. Ви генеруєте величезні напруги, накопичуючи струм, а потім перериваючи його, і цей пристрій "без трансформаторів". Ці схеми діють по-різному, але основна ідея підвищення напруги зі зміною струму стосується обох. "Могутній мікрофон" (перша ланка) резонує з конденсатором, з'єднаним ланцюгом "Pi" і "T". Конструкція Lythal (друга ланка) також є резонансною, але з трансформатором, вона навіть зазначає, що не використовувати феритову слизьку (яка є втратою) і затухає резонанс.

Вихідний опір драйверного транзистора може бути досить низьким. Таким чином, РФ підсилювач може проводити багато струму. Скажіть, половина підсилювача при 12 В, що буде близько 6 Вт. Це схоже на 24 Ом. Потім перейдіть через трансформатор, щоб відповідати йому до 50 Ом на антені. Напруга вище, струм нижчий, але потужність все-таки однакова.

По-перше, ваші розрахунки напруги неправильні. Коли джерело 12 В проходить через трансформатор або індуктор, напруга в середній точці становить 12 В постійного струму, а максимальна різниця напруги - 24 Вт. Таким чином, це фактично може виробляти в 4 рази більше енергії на 50 Ом, ніж ви розраховували.

Ви вірні, що для того, щоб поставити синусоїду в 5 Вт Rms в 50 Ом, вам потрібно майже 45 Впп. Якщо кінцевий вихідний підсилювач становить лише 24 Впп, то вам потрібен посилюючий трансформатор або інша схема, що не відповідає втратам імпедансу. Для підвищення напруги вихідний опір просто повинен бути вище, ніж вхідний опір.