12V 전원으로 50Ω을 구동하는 5W 송신기를 어떻게 사용할 수 있습니까?

따라서 어떤 주파수에서 반송파를 생성하는 회로 (27MHz라고 가정)가 있고 50ohm 더미로드에 연결되어 있다고 가정 해 봅시다 (모음은 회로 분석 목적으로 안테나와 같습니다). 또한 조정 된 12V 전원 공급 장치로 전원이 공급됩니다.

따라서 반송파는 12V 피크 피크, 즉 4.242V RMS라고 가정하십시오. 공식 에 따라 약 0.36W의 전력 출력을 제공합니다. 평균 전력을 무시해도 50 12V 는 2.88W입니다. 그리고 파형의 피크는 실제로 6V이며 50Ω에서는 0.72W에 불과합니다.$P = (V_{rms})^2/R$$\Omega$

그렇다면 12V (몇 볼트를 주거나 가져가는) 전원 공급 장치에서 이러한 5W 이상의 출력과 같은 회로는 어떻게 작동합니까?

• http://www.rason.org/Projects/transmit/transmit.pdf (이것은 출력을 빌드했을 때 실제로 7W 이상이라고보고합니다)

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

50ohm 부하에서 평균 5W를 원한다면 거의 45V의 피크 피크 전압이 필요합니다. 100W의 경우 피크 대 피크 200V의 신호가 필요합니다! 어쨌든 사람들이 그러한 고전압으로 라디오에 전력을 공급하고 있다고 의심합니다.

내가 이해하지 못하는 것은 고정 부하와 고정 공급 전압 으로 회로에서 더 많은 전력을 얻는 방법 입니다. 앰프 가 100A 를 전달할 수 있더라도 I = V / R; 옴의 법칙에 따르면 12V 전원을 사용하면 피크에서도 부하가 0.72W로 0.12A 만 공급할 것이라고한다.

어떻게 든 승압 변압기를 사용하여 필요한 수준으로 전압을 높이고 1 차측의 전류를 2 차측의 전압으로 교환 할 수는 있지만 위의 회로 중 어느 것도이 작업을 수행하지 않습니다. 그 외에도 세계의 모든 임피던스 정합 네트워크는 해당 부하에서 더 많은 전압을 공급하지 않습니다.

내가 설명 한 모든 것이 잘못되었을 수 있으므로 설명했습니다. 내 개념적 오해를 정리하도록 도와주세요 :)

이 모든 것의 핵심은 "임피던스 매칭"입니다. 저임피던스를 구동한다고 생각하려면 앰프가 필요합니다 (따라서 5V 공급 장치에서 충분한 전류를 공급할 수 있으므로 많은 전력을 생성 할 수 있습니다). 그런 다음 훨씬 더 높은 전압에서 50Ω을 구동하도록 전류를 "마 법적으로"변환해야합니다.

이것은 임피던스 매칭 네트워크로 이루어집니다. 네트워크를 관장하는 방정식을 적을 때는 입력에서 낮은 임피던스, 출력에서 ​​높은 (50 ohm) 임피던스처럼 (관심 주파수에서 이러한 것들이 작동하도록 조정되어야합니다.)

임피던스 정합을 달성하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 입력 임피던스가 5 옴이고 27MHz에서 50 옴의 출력 임피던스를 찾으려면 간단한 LC 회로를 사용할 수 있습니다

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

http://home.sandiego.edu/~ekim/e194rfs01/jwmatcher/matcher2.html 을 사용 하고 적절한 매개 변수를 입력 하여 "계산"했습니다 .

여기서 발생하는 것은 (임피던스 R1을 가진) 소스의 교류 전압이 공진 LC 회로로 전류를 유도한다는 것입니다. 이들은 직렬 스위칭이기 때문에 낮은 임피던스처럼 보이지만 실제로는 출력에서 ​​달성 할 수있는 전압 스윙이 입력 전압보다 훨씬 높습니다. C1의 임피던스를 Z1 (= 1 / jwC)로, L1의 임피던스를 Z2 (jwL)로 쓰면 다음과 같이 결합 될 수 있습니다.

R1 및 Z1 직렬 : R2 및 Z2 병렬 :$X_1 = R_1 + Z_1$
$X_2 = R_2 * Z_2 / (R_2 + Z_2)$

이제 입력 전압이 분할되어 출력 전압이

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

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

이제 하단의 가상 용어가

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

또는

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

R1이 0이고 인 경우 입력에서 전압을 생성하지 않고도 거의 모든 전압을 R2로 구동 할 수 있습니다. C1을 통한 전류는 흐르는 전류와 완벽하게 일치하므로 L1. 그러나 이러한 전류 변화는 L1과 R2에 전압을 생성합니다. 직렬 LC 회로는 공명에서 훨씬 낮은 임피던스처럼 보인다는 사실과 관련이 있습니다. 끝의 전압은 L과 C 사이의 지점 전압보다 낮습니다.$\omega = \sqrt{\frac{1}{LC}}$

위의 링크는 동일한 기능을 수행하는 대체 회로를 많이 제공하지만 궁극적으로 효율적인 송신기의 경우 관심 주파수 (반사 없음)에서 실제 임피던스를 원합니다. 정합 회로는 거의 모든 회로를 달성합니다. 모든 임피던스 (물론 올바른 구성 요소 값 포함).

이러한 회로도 중 하나를 보면 모든 곳에 인덕터가 있습니다. 변압기를 사용하지 않고 더 높은 전압을 생성하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 실제로 자동차에 사용되는 스파크 코일을보십시오. 전류를 축적 한 다음 차단하여 큰 전압을 생성하면 해당 장치는 "변압기"입니다. 이 회로는 다른 방식으로 작동하지만 전류 변화에 따른 전압 부스트의 핵심 아이디어는 두 가지 모두에 적용됩니다. "전능 한 마이크"(첫 번째 링크)는 커패시터 커플 링 "Pi"및 "T"체인과 공명합니다. Lythal 디자인 (두 번째 링크)도 공명하지만 변압기를 사용하면 페라이트 슬러그 (손실)를 사용하지 않고 공명을 약화시킬 수 있습니다.

드라이버 트랜지스터의 출력 임피던스는 상당히 낮을 수 있습니다. 따라서 RF 증폭기는 많은 전류를 소비 할 수 있습니다. 12V에서 약 6 와트가 될 것입니다. 24 옴처럼 보입니다. 그런 다음 변압기에서 안테나에서 최대 50ohm까지 일치시킵니다. 전압은 높고 전류는 낮지 만 전력은 여전히 ​​동일합니다.

먼저 전압 계산이 잘못되었습니다. 12V 전원이 변압기 나 인덕터를 통과 할 때 중간 점 전압은 12VDC이고 최대 전압 변동은 24Vpp입니다. 따라서 실제로 계산 한 것보다 50Ω에서 4 배 더 많은 전력을 생산할 수 있습니다.

5W rms 사인파를 50Ω에 넣으려면 거의 45vpp가 필요합니다. 최종 앰프 출력이 24Vpp에 불과한 경우 승압 변압기 또는 기타 무손실 임피던스 정합 회로가 필요합니다. 전압을 높이려면 출력 임피던스가 입력 임피던스보다 높아야합니다.