क्या प्रतिबाधा किसी भी व्यावहारिक आरएफ ट्रांसमीटर से मेल खाना चाहिए> = 50% ऊर्जा?

Question

अधिकतम शक्ति हस्तांतरण प्रमेय के अनुसार, जब एक निश्चित स्रोत प्रतिबाधा दी जाती है, तो अधिकतम बिजली हस्तांतरण प्राप्त करने के लिए लोड प्रतिबाधा को स्रोत प्रतिबाधा से मेल खाना चाहिए।

दूसरी ओर, यदि स्रोत प्रतिबाधा डिज़ाइनरों से पहुंच से बाहर नहीं है, तो लोड को स्रोत प्रतिबाधा से मिलान करने के बजाय, स्रोत प्रतिबाधा को अधिकतम दक्षता और शक्ति हस्तांतरण प्राप्त करने के लिए कम से कम किया जा सकता है, यह बिजली की आपूर्ति में एक आम अभ्यास है और ऑडियो-आवृत्ति एम्पलीफायरों।

हालांकि, आरएफ सर्किट में, सिग्नल-अखंडता के मुद्दों से बचने के लिए, प्रतिबिंब की हानि, और प्रतिबिंब के कारण उच्च-शक्ति आरएफ एम्पलीफायर को नुकसान, सभी स्रोत प्रतिबाधा, लोड प्रतिबाधा, और भी विशिष्ट प्रतिबाधा के मिलान के लिए प्रतिबाधा मिलान का उपयोग किया जाना चाहिए ट्रांसमिशन लाइन, और अंत में एंटीना।

यदि मेरी समझ सही है, एक मिलान स्रोत और लोड (उदाहरण के लिए, एक आरएफ एम्पलीफायर आउटपुट और एक एंटीना), एक वोल्टेज डिवाइडर बनाता है, प्रत्येक को वोल्टेज का आधा प्राप्त होता है। एक निश्चित कुल प्रतिबाधा को देखते हुए, इसका मतलब है कि आरएफ ट्रांसमीटर को जलाने और गर्म करने में हमेशा 50% बिजली बर्बाद होती है।

तो, क्या यह कहना सही है कि प्रतिबाधा मिलान किसी भी व्यावहारिक आरएफ ट्रांसमीटर की दक्षता 50% से अधिक नहीं हो सकती है? और किसी भी व्यावहारिक RF ट्रांसमीटर को कम से कम 50% ऊर्जा बर्बाद करनी चाहिए?

Comments

cas.ee.ic.ac.uk/people/dario/files/E418/ch2.pdf

— सोरेनप

त्वरित सारांश: हालांकि 50 ओम वातावरण में, नुकसान का कारण बनने के लिए 50 ओम प्रतिरोध की आवश्यकता नहीं है। (इसके लिए एंडी को धन्यवाद)

— एनालॉग्ससिस्टम एसएफ

आरएफ के कारण होने वाली जटिलताओं को बाहर करने के लिए एक ऑडियो एम्पलीफायर के बारे में सोचना। एक सामान्य अच्छी गुणवत्ता वाले एम्पी को 4 या 8 ओम प्रतिबाधा के साथ लाउडस्पीकर चलाने का इरादा है, लेकिन amp का आउटपुट प्रतिबाधा 0.01 ओम के आसपास है। लगभग सभी आउटपुट पावर को स्पीकर में डिसिपेट किया जाता है, amp के आउटपुट स्टेज में नहीं। आउटपुट पावर आउटपुट पर अधिकतम वोल्टेज स्विंग और बाहरी लोड प्रतिबाधा द्वारा सीमित है, स्वयं एम्पीयर के प्रतिबाधा द्वारा नहीं।

— एलेफेज़ेरो

Answer 1

यदि आपका शक्ति स्रोत एक शून्य ओम आउटपुट वोल्टेज स्रोत है, उसके बाद 50 ओम अवरोधक है, तो हाँ, आप जो सोचते हैं वह सही है।

हालांकि, व्यावहारिक आरएफ एम्पलीफायरों (कम से कम कुशल होने के लिए डिज़ाइन किए गए) कभी भी उस तरह से नहीं बनाए जाते हैं। वे एक कम प्रतिबाधा आम उत्सर्जक या स्रोत चरण के बाद प्रतिक्रियाशील प्रतिबाधा मिलान करते हैं, सभी को 50 ओम में संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

दिलचस्प बात यह है कि यदि आप एक सामान्य प्रयोजन संकेत जनरेटर खरीदने के लिए, उत्पादन किया जाता है आमतौर पर के रूप में एक वोल्टेज स्रोत एक असली 50 ओम बाधा के साथ पीछा किया बनाया गया है, के रूप में दक्षता कोई मुद्दा नहीं है, और एक बहुत व्यापक आवृत्ति रेंज पर एक सटीक रूप से परिभाषित आउटपुट प्रतिबाधा चल रहा है मुख्य डिजाइन लक्ष्य।

Comments

तो व्यावहारिक रूप से वास्तविक दक्षता क्या है ? (आप पहले ही यह अनुमान लगा चुके हैं कि यह 50 प्रतिशत से अधिक है)।

— रॉबर्ट हार्वे

@RobertHarvey यह जो भी है। एक विशिष्ट सर्किट प्राप्त करें, मॉडल करें या इसे मापें, और पता करें। वास्तव में, हमारे द्वारा उत्पादित सिग्नल जनरेटर में से एक, हमें 50 ओम प्रतिरोध की तुलना में अधिक दक्षता की आवश्यकता थी जो हमें (एक छोटे स्थान में गर्मी लंपटता) देगा, इसलिए आउटपुट प्रतिरोध सहिष्णुता की कीमत पर, हमने एक श्रृंखला का उपयोग किया 22 ओम अवरोधक, और एम्पलीफायर के आउटपुट को आउटपुट पर एक प्रभावी 50 ओम का संश्लेषण करने के लिए दिया गया।

— नील_यूके

Answer 2

आरएफ एम्पलीफायरों में सामान्य रूप से 50R के करीब आउटपुट प्रतिबाधा नहीं होती है ..... लेकिन वे 50R लोड ड्राइव करने के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं!

ऑडियो एम्पलीफायरों की तरह स्रोत प्रतिबाधा आमतौर पर डिज़ाइन लोड प्रतिबाधा से बहुत दूर है, क्योंकि आप न तो अधिकतम शक्ति हस्तांतरण चाहते हैं, आप अधिकतम दक्षता के करीब कुछ चाहते हैं!

टोपोलॉजी के आधार पर, वोल्टेज स्रोत (कम आउटपुट प्रतिबाधा) या वर्तमान स्रोत (उच्च आउटपुट प्रतिबाधा) या तो अनुमानित है।

यदि आप उदाहरण के लिए, HF, पुश पुल आउटपुट स्टेज के बारे में सोचते हैं, तो डिवाइस कुछ डिज़ाइन किए गए वोल्टेज और करंट पर काम कर रहे हैं, इसलिए कुछ 'प्रतिबाधा' (आमतौर पर काफी कम), जो तब एक उद्योग मानक 50R में बदल जाता है।

यह प्रतिबाधा डिज़ाइनर द्वारा निर्धारित 50 आर लोड में कुछ वोल्टेज के परिणामस्वरूप होती है जो कि डिज़ाइन किए गए पावर स्तर को वितरित करेगा। ध्यान दें कि वे आउटपुट डिवाइस डीप सी या क्लास एफ में भी हो सकते हैं और अनिवार्य रूप से शून्य पावर के पास विघटित स्विच के रूप में काम कर रहे हैं, लेकिन मुझे एक डिजाइनर के रूप में अभी भी यह तय करने की जरूरत है कि ऑपरेटिंग पॉइंट के रूप में किस वोल्टेज और किस करंट को चुना जाए और इसलिए क्या परिवर्तन मुझे आउटपुट पर लक्ष्य शक्ति प्राप्त करने की आवश्यकता है।

अब स्पष्ट रूप से यदि आप ऐसे एम्पलीफायर को 50 आर से हटाए गए लोड में चलाने की कोशिश करते हैं, तो बिजली उपकरणों द्वारा देखे गए वोल्टेज और धाराएं अन्य डिज़ाइनर का इरादा होगा, और यदि आप दूर तक जाते हैं तो धुआं निकलता है।

एक और जटिलता आउटपुट फ़िल्टर है और (UHF और ऊपर) आउटपुट पर एक समाप्त परिसंचारी की संभावना है जो वास्तव में बात को 50R जैसा दिखता है इनपुट में वापस दिखता है।

Answer 3

तो, क्या यह कहना सही है कि प्रतिबाधा मिलान किसी भी व्यावहारिक आरएफ ट्रांसमीटर की दक्षता 50% से अधिक नहीं हो सकती है? और किसी भी व्यावहारिक RF ट्रांसमीटर को कम से कम 50% ऊर्जा बर्बाद करनी चाहिए?

नहीं वो गलत है। आपकी पोस्ट के आरेख में इस चर्चा में आवश्यक बिल्डिंग ब्लॉक का अभाव है: एम्पलीफायर ही।

सभी एम्पलीफायरों को उनके पीएई (पावर एडेड दक्षता) के अनुसार वर्णित किया जा सकता है।

$$PAE = \frac{P_{out}-P_{in}}{P_{supply}} = \frac{P_{out}-\frac{P_{out}}{G}}{P_{supply}} = \frac{P_{out}}{P_{supply}}\left({1-\frac{1}{G}}\right) = \eta\left({1-\frac{1}{G}}\right)$$

PAE यहां प्रमुख पैरामीटर है, क्योंकि एम्पलीफायर का लाभ बहुत अधिक होने की संभावना है। जनरेटर द्वारा एएमपीलिफ़ायर को हस्तांतरित की गई शक्ति, जब प्रतिबाधा का मिलान होता है, तो वास्तव में अधिकतम जनरेटर का केवल 50% हिस्सा होगा। लेकिन अगर लाभ काफी अधिक है तो जेनरेटर के आंतरिक प्रतिबाधा में बर्बाद होने वाली बिजली एएमपीलिफ़ायर द्वारा लोड की गई बिजली की तुलना में बहुत कम होगी। इस प्रकार, कुल दक्षता में प्रभाव कम होने की संभावना है।

$\eta = P_{out}/P_{supply}$, जो प्रवर्धन वर्ग (ए, बी, एबी, सी, डी, एफ, आदि) और एम्पलीफायर के ऑपरेटिंग बिंदु पर निर्भर करता है।

Answer 4

तो, क्या यह कहना सही है कि प्रतिबाधा मिलान किसी भी व्यावहारिक आरएफ ट्रांसमीटर की दक्षता 50% से अधिक नहीं हो सकती है? और किसी भी व्यावहारिक RF ट्रांसमीटर को कम से कम 50% ऊर्जा बर्बाद करनी चाहिए?

नहीं, यह कहना सही नहीं है।

केबल (सामान्य रूप से कोएक्स) के माध्यम से एम्पलीफायर को एंटीना से कनेक्ट करते समय आपको यह सुनिश्चित करना चाहिए कि लोड (एंटीना) से शक्ति का कोई महत्वपूर्ण प्रतिबिंब नहीं है जो एम्पलीफायर को नुकसान पहुंचा सकता है या इसे कम प्रभावी बना सकता है।

यदि एंटीना प्रतिबाधा कोअक्स की विशेषता प्रतिबाधा से मेल खाती है तो एम्पलीफायर किसी भी श्रृंखला स्रोत प्रतिरोध की आवश्यकता के बिना कोक्स के फ़ीड छोर को चला सकता है। संचालित अंत में देखा गया प्रतिबाधा एंटीना प्रतिबाधा होगी क्योंकि यह केबल की विशेषता प्रतिबाधा से मेल खाती है।

Comments

मान लीजिए कि मेरे पास एक आरएफ एम्पलीफायर है, अंदर, इसमें बहुत कम आउटपुट प्रतिरोध के साथ एक आरएफ पावर एमओएसएफईटी है, और आउटपुट 50 ओम के कनेक्टर के कनेक्टर से जुड़ा हुआ है, जो तब एंटीना के लिए एक कोक्स केबल से तार होता है। इस मामले में, क्या आपका मतलब है कि कम-प्रतिबाधा MOSFET आउटपुट और कोएक्स कनेक्टर के बीच एकमात्र वास्तविक श्रृंखला प्रतिरोध पीसीबी ट्रेस, एक आरएफ कनेक्टर और स्वयं कोक्स के 50 ओम प्रतिबाधा की विशेषता है, और यह तथ्य है कि कोई वास्तविक नहीं है ट्रांसमीटर में वैसे भी 50 ओम प्रतिरोध, जिसके परिणामस्वरूप यह केवल थोड़ी शक्ति को नष्ट करता है? क्या यह सही समझ है?

— । 比尔

@ @ There यही है कि मैं इसे कैसे देखूंगा लेकिन एम्पलीफायर आउटपुट में एक श्रृंखला प्रतिरोध होने का कोई कारण हो सकता है लेकिन यह मिलान के उद्देश्यों के लिए नहीं होना चाहिए। उदाहरण के लिए, क्यू प्रतिरोध के बहुत अधिक होने से उपयोग किए जाने वाले किसी भी फिल्टर को रोकने के लिए एक श्रृंखला प्रतिरोध का उपयोग किया जा सकता है। अन्य उपयोग वर्तमान सीमा सुरक्षा सर्किट के लिए हैं।

— एंडी उर्फ

और प्रेत से एक और पतन।

— एंडी उर्फ

Answer 5

प्रतिबाधा में वास्तविक (प्रतिरोधक) और काल्पनिक (प्रतिक्रियाशील) दोनों भाग होते हैं। केवल वास्तविक (प्रतिरोधक) भाग ही शक्ति को नष्ट करता है। सैद्धांतिक रूप से एक 50 ओम की परिमाण के साथ एक शुद्ध रूप से प्रतिक्रियाशील प्रतिबाधा हो सकती है और इसमें किसी भी शक्ति का प्रसार नहीं हो सकता है।

प्रतिबाधा की इकाइयाँ वोल्ट प्रति एम्प हैं। जब एक ट्रांसमिशन लाइन के प्रतिबाधा के बारे में बात कर रहे हैं तो हम वास्तव में इस बात के बारे में बात कर रहे हैं कि लाइन के साथ प्रचार करने के लिए एक निश्चित परिमाण के वोल्टेज का कारण बनने के लिए लाइन में कितना करंट लगाना होगा। मतलब वोल्टेज और करंट का अनुपात।

उदाहरण के लिए CAT-5 केबल में लगभग 0.64 * C. का प्रसार वेग होता है। इसमें लगभग 15pF प्रति फुट (48pF प्रति मीटर) की धारिता होती है। इसका प्रतिबाधा मुख्य रूप से मुड़ जोड़े के बीच समाई द्वारा निर्धारित किया जाता है (बेशक कुछ छोटे प्रेरक और प्रतिरोधक घटक होते हैं)।

यदि हम लाइन के एक छोर पर 1V सिग्नल लगाते हैं, तो सिग्नल 192,000,000 m / s पर प्रचारित करेगा, प्रत्येक 1 मीटर के लिए कि सिग्नल यात्रा करता है उसे 48VF ​​से 1V (इसलिए 48pC) चार्ज करने की आवश्यकता होगी।

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

1V / 9.44mA = 105.9 ओम (जो नाममात्र 100 ओम प्रतिबाधा के बहुत करीब है)।

Answer 6

यह सही है। एक "व्यावहारिक" एम्पलीफायर को कनेक्टर, केबल, एंटीना से मिलकर आउटपुट से मेल खाना होगा। एंटीना के लिए अंतिम अधिकतम बिजली वितरण के लिए,> = 50% कहीं और बर्बाद हो जाएगा।

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हाँ, अधिकतम संभव बिजली वितरण के लिए। हालाँकि एक व्यावहारिक RF ट्रांसमीटर को अधिकतम शक्ति का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन नहीं किया जा सकता है जो कि संभवतः हो सकता है।

— ब्रूस एबॉट