| Skuteczność niedopasowanej delty w odbiorze |
| Poniżej tłumaczenie fragmentów artykułu "Understanding Forward/Reflected Power" By: Richard A. Scholl, Chief Technology Officer, Advanced Energy Industries. Całość: https://www.wirelessdesignonline.com/doc/understanding-forwardreflected-power-0001 Co reprezentuje moc odbita? Jednym z bardzo powszechnych nieporozumień jest to, że moc odbita reprezentuje moc, która musi zostać pochłonięta przez generator. Aby najlepiej przedstawić to nieporozumienie, spójrzmy na skrajny przypadek. Załóżmy, że bezstratna linia jest zakończona całkowicie otwartym obwodem i załóżmy, że linia ma dokładnie jedną długość fali przy częstotliwości roboczej. W tym przypadku prąd na generatorze będzie wynosił zero. W rezultacie prąd w impedancji wewnętrznej generatora będzie wynosił zero. W związku z tym w generatorze nie ma rozpraszanej mocy. Jednak na linii jest fala stojąca, więc są fale padające i odbite. Watomierz kierunkowy pokaże moc padającą i odbitą, a w rzeczywistości będą one równe sobie i równe mocy, która byłaby rozproszona w oporniku 50 om, gdyby przyłożono do niego napięcie na generatorze. Ale takiego rezystora nie ma, a więc nie ma nigdzie straconej mocy (znów zakładając brak strat linii). Co to naprawdę znaczy? Powyższy przykład nasuwa inżynierowi kilka pytań. Czy jest jakaś sens pomiaru, który możemy uzyskać z odczytów mocy padającej i odbitej? Co one tak naprawdę oznaczają, jeśli moc wyjściowa nie reprezentuje mocy dostarczonej do obciążenia, a moc odbita nie reprezentuje mocy pochłoniętej przez nadajnik? Przede wszystkim różnica między mocą padającą a mocą odbitą ma konkretne znaczenie: jest to moc dostarczana do obciążenia. W tym sensie można sobie wyobrazić, że siła przekazująca jest wywierana na obciążenie, które „odrzuca” część odbitą i pochłania różnicę. Inżynier musi uważać, aby nie posunąć się za daleko. Nie można na przykład wnioskować, że generator faktycznie musi generować moc padającą. Generator musi wytwarzać moc traconą w obciążeniu, linii i jej impedancji wewnętrznej i nic więcej, bo każda wytworzona moc musi gdzieś być dostarczona, a są to jedyne miejsca, w których może być tracona. W przypadku otwartej linii bezstratnej nie ma strat mocy w obciążeniu, linii lub generatorze, a więc nie ma nigdzie utraty mocy rzeczywistej, ale są wartości mocy padającej i odbitej. Te moce nie są rzeczywistymi przepływami energii, ale są raczej obliczonymi liczbami, które reprezentują moc, która byłaby generowana w rezystorze 50 om, gdyby odciśnięte zostały na nim fale padające i odbite. Skoro nie ma takiego rezystora, to nie ma takiej mocy. Podsumujmy. Co można wywnioskować z odczytów mocy padającej i odbitych na naszym watomierzu kierunkowym, a czego nie? Jeśli moc odbita wynosi zero, w linii nie będzie fali stojącej. Jeśli moc odbita wynosi zero, generator może dostarczyć do obciążenia swoją maksymalną moc znamionową. Różnica między mocą padającą, a mocą odbitą to rzeczywista moc dostarczana do obciążenia, ale: Generator w rzeczywistości nie generuje mocy równej mocy padającej oraz: Odbita wartość mocy nie jest pochłaniana przez generator. Jeśli to ostatnie jest prawdziwe, to dlaczego generatory są przystosowane do obsługi pewnej maksymalnej mocy odbitej? Odpowiedź dotyczy maksymalnego napięcia i prądu, jakie może dostarczyć generator. Jeśli generator jest przystosowany do dostarczania, powiedzmy, 1000 W, nie oznacza to, że może to zrobić z dowolnym obciążeniem. Wraz ze wzrostem rezystancji obciążenia, aby uzyskać 1000 watów, potrzeba coraz więcej napięcia (P=V2/R, czyli VR) i prędzej czy później generator wytworzył całe możliwe napięcie, a moc jest ograniczona. Podobnie, gdy rezystancja obciążenia maleje, prąd rośnie (P=I2R, czyli I/R) i prędzej czy później generator nie może dostarczyć więcej prądu. Wreszcie, ci, którzy pracowali z generatorami lampowymi, pamiętają, że niedopasowane obciążenie może spowodować, że anoda lampy będzie świecić na czerwono. Czy nie oznacza to, że jest tam rozpraszana nadmiarowa moc i czy nie oznacza to, że moc odbita jest pochłaniana przez lampę? Z pewnością wyższa temperatura anody wskazywała na zwiększenie mocy anody, ale nie oznacza to, że powodem było pochłonięcie jakiejś mocy z zewnątrz. W nadajniku lampowym na lampie występuje duże napięcie podczas przewodzenia, co skutkuje dużymi stratami przewodzenia. Rzeczywista strata zależy od klasy pracy (A, AB, B, C, itd.), ale łatwo może być większa i rzadko jest mniejsza niż 1/3 mocy wyjściowej. Aby osiągnąć wysoką wydajność, rura musi być naprężona znacznie poza odcięcie i musi być eksploatowana na ciasnej linii obciążenia. Jeżeli w wyniku obciążenia biernego występuje moc odbita, linia obciążenia staje się krzywą otwartą. Oznacza to, że przez część cyklu na lampie występuje znaczne napięcie, a jednocześnie przepływa przez nią duży prąd. Powoduje to duże rozpraszanie na anodzie. W przypadku nowoczesnych wzmacniaczy tranzystorowych polowych (FET), wyjściowe tranzystory FET działają jako przełączniki. FET, działający jako przełącznik, jest prawie idealny. Tak więc właściwie zaprojektowane wzmacniacze FET mają straty znacznie poniżej 10% mocy wyjściowej. Straty te mogą się zwiększać lub zmniejszać, w zależności od impedancji obciążenia, a w niektórych przypadkach obecność mocy odbitej może nawet skutkować zmniejszeniem rozpraszania. Nowoczesne obwody zabezpieczające dla takich wzmacniaczy uwzględniają tylko moc traconą w urządzeniu wyjściowym i napięcie na nim, a moc odbita nie jest mierzona. |