¿Cómo es posible tener un 5W transmisor de conducción de 50 ohms con una alimentación de 12V?

Question

Así que digamos que usted tiene un circuito, el cual genera una onda portadora en frecuencia (digamos 27 mhz) y está conectado a una carga artificial de 50 ohmios (que deduzco que es equivalente a la de una antena para el análisis de circuitos). Y es alimentado por una regulado fuente de alimentación de 12V.

Así que imagínate la onda portadora es de 12 voltios pico a pico, que es 4.242 voltios RMS. Según la fórmula \$P = (V_{rms})^2/R\$, esto le da una potencia de salida de unos 0.36 W. Incluso prescindiendo de la potencia media, 12V en 50\$\Omega\$ es de 2.88 W. Y el pico de la onda es la realidad de 6V, y en 50 ohmios que sólo 0.72 W.

Entonces, ¿cómo circuitos como estos salida de 5W o más con una de 12V (dar o tomar unos pocos voltios) suministro de energía?

• http://www.rason.org/Projects/transmit/transmit.pdf (Este uno de los informes que, una vez construido, la salida era en realidad más de 7W)

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

Si quería un promedio de 5W de 50 ohmios de carga, se necesita un pico-pico de voltaje de casi 45V. De 100W, usted necesita una señal de que la 200V de pico a pico! De alguna manera dudo que la gente se alimenta de sus radios con altos voltajes.

Lo que yo no estoy entendiendo es cómo uno consigue más de potencia de un circuito con un fijo de carga y un fijo tensión de alimentación. Incluso si su amplificador puede entregar 100, I=V/R; Con un suministro de 12 v, de la ley de Ohm dice que incluso en el pico, solo va a ser la entrega de 0.12 A, con la carga de disipación de 0.72 W.

Creo que se puede usar de algún modo un paso transformador para aumentar la tensión hasta el nivel necesario, el comercio, la corriente en el primario para la tensión en el secundario, pero ninguno de los circuitos por encima de ello. Aparte de eso, todas las redes de adaptación de impedancia en el mundo no se va a poner más tensión a través de la carga.

Todo lo que os he explicado bien puede estar equivocado, y por eso me lo explicó. Por favor me ayudan a ordenar mi conceptual malentendidos :)

Answer 1

La clave de todo esto es la "igualación de impedancia". Usted necesita el amplificador a pensar que es la conducción de una baja impedancia (por lo que puede fuente abundante de corriente de 5 V de alimentación, y así generar una gran cantidad de energía). A continuación, que "mágicamente" la necesidad de transformar la corriente de la unidad de 50 ohmios a un mayor voltaje.

Esto se realiza con una igualación de impedancia de la red. Cuando usted escribe las ecuaciones que rigen la red, es necesario buscar (en la frecuencia de interés - estas cosas tienen que ser afinado para el trabajo) como una baja impedancia en la entrada, y un alto (50 ohm) la impedancia a la salida.

Hay muchas maneras de lograr la igualación de impedancia: si su impedancia de entrada es de 5 ohm, y que quiere igualar a una impedancia de 50 ohm en 27 MHz, usted puede utilizar un simple circuito LC

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

que yo "calculada" por el uso de http://home.sandiego.edu/~ekim/e194rfs01/jwmatcher/matcher2.html y entrar en los parámetros adecuados.

Lo que sucede aquí es que la tensión alterna de la fuente (con una impedancia de R1) unidades de corriente en la resonancia del circuito LC. Debido a que estos son de la serie cambió, tienen la apariencia de una baja impedancia - pero en realidad la tensión de columpios que se puede lograr en la salida son muy altos, mucho más altos que los voltajes de entrada. La escritura de la impedancia de C1 como Z1 (=1/cct) y la impedancia de la L1 como Z2 (jwL), se ve que puede ser una combinación de:

R1 y Z1 en serie: \$X_1 = R_1 + Z_1\$
R2 y Z2 en paralelo: \$X_2 = R_2 * Z_2 / (R_2 + Z_2)\$

Ahora el voltaje de entrada es dividida, por lo que el voltaje de salida es de

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

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

Ahora el término imaginario en la parte inferior se cancela cuando

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

o

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

Si R1 es igual a cero y \$\omega = \sqrt{\frac{1}{LC}}\$, usted puede manejar casi cualquier voltaje en R2 sin generar una tensión en la entrada - porque su corriente a través de C1 es perfectamente coincidente con el flujo de corriente en L1. Pero esas variaciones en la corriente para generar un voltaje a través de L1 y por lo tanto a través de R2. Todo tiene que ver con el hecho de que una serie de circuito LC parece un mucho menor impedancia a la resonancia de la tensión en el extremo varía menos que el voltaje en el punto entre L y C.

El enlace de arriba te da un montón de circuitos alternativos que van a hacer la misma cosa - pero en última instancia para un eficaz transmisor quieres tener real de la impedancia a la frecuencia de interés (sin reflexión) y el correspondiente circuito logra eso, en casi cualquier impedancia (con el derecho de los valores de los componentes, por supuesto).

Answer 2

Si observas cualquiera de esos esquemas no son inductores de todo el lugar. Hay muchas maneras de generar altos voltajes sin el uso de un transformador. De hecho, la mirada en una bobina de chispa se utilizan en los automóviles. Genera enormes tensiones a través de la construcción actual y, a continuación, interrumpiéndolo, y que el dispositivo es "sin transformador". Estos circuitos funcionan de diferentes maneras, pero el núcleo de la idea de una tensión de impulso con un cambio en la corriente se aplica a ambos. El "mighty mike" (primer enlace) es resonante con condensador acoplado "Pi" y "T" de la cadena. El Lythal diseño (segundo link) es también resonante pero con un transformador, incluso las notas no utilizar una ferrita slug (que es libre) y frenaría la resonancia.

Answer 3

La impedancia de salida del controlador de transistor puede ser muy baja. Por lo que el amplificador de RF puede llamar a muchos de los actuales. Dicen que la mitad de un amplificador, a 12V que sería de alrededor de 6 vatios. Que se parece a 24 ohmios. A continuación, vaya a través de un transformador para que coincida con hasta 50 ohmios en la antena. El voltaje es mayor, la corriente es menor, pero el poder sigue siendo el mismo.

Answer 4

En primer lugar, su voltaje cálculos están equivocados. Con el suministro de 12V de ir a través de un transformador o un inductor, el punto medio voltaje 12VDC y la máxima de oscilación de voltaje es 24Vpp. Así que en realidad podría producir 4 veces más potencia en 50Ω que se han calculado.

Usted está en lo correcto que poner un 5W rms de la onda sinusoidal en 50Ω que necesita casi 45vpp. Si el final de salida del amplificador es sólo 24Vpp, entonces usted necesita un paso transformador o de otras de menor pérdida de igualación de impedancia del circuito. Para aumentar el voltaje de la impedancia de salida tiene que ser mayor que la impedancia de entrada.