Die Leute im Mikrowellen-/HF-Bereich sprechen ständig darüber, wie "schwierig" es ist, eine High-Q-Schaltung (dh einen CS-Verstärker mit sehr geringem Gate-Widerstand und ohne Degeneration) anzupassen. Warum das?
Das Problem wird für mich durch die Definitionen mehrerer Qualitätsfaktoren etwas verwirrender. Wenn ich die Definition der Teilbandbreite betrachte, ist es irgendwie sinnvoll, dass eine Schaltung mit einer sehr schmalen Bandbreite durch das Hinzufügen von Parasiten stärker beeinträchtigt wird. Daher könnte es sich als schwierig erweisen, ein Anpassungsnetzwerk so abzustimmen, dass es bei einer so engen Frequenz schwingt. Gehe ich damit in die richtige Richtung?
Bei Systemen mit hohem Q ändert sich die Impedanz der Schaltung sehr schnell, wenn Sie die Frequenz ändern. Die Schaltung, die das High-Q-System antreibt, ist für eine bestimmte Impedanz ausgelegt, und wenn die Impedanz unterschiedlich ist, leidet die Leistung. In einer Antenne bedeutet dies, dass viel Energie, die an sie gesendet wird, tatsächlich zum Verstärker zurückreflektiert wird, anstatt in Funkwellen umgewandelt zu werden.
Daher muss die Impedanz des Verstärkers sorgfältig an die Impedanz der Antenne für High-Q-Systeme bei der übertragenen Frequenz angepasst werden.
Um festzustellen, wie viel Energie reflektiert wird, sind spezielle Messgeräte erforderlich. Außerdem wird die Impedanz während der Anpassung oft durch die Nähe Ihrer Hand oder Ihres Werkzeugs beeinflusst, was bedeutet, dass Sie kleine Änderungen vornehmen und die Ergebnisse beobachten müssen.
Außerdem ist möglicherweise nicht klar, welcher Teil des Systems abgestimmt werden muss. Insbesondere bei Mikrowellen muss möglicherweise jeder Teil des Systems, der die Welle transportiert, abgestimmt werden.
Wie Sie vermuten, ist das Problem die Definition von Q.
Beispielsweise kann ein Bandpassfilter einen sehr hohen Q haben, wobei Q = F0/BW ist, aber wenn seine Eingangsimpedanz vernünftig ist, kann es ziemlich einfach sein, ihn anzupassen.
Im Kontext der Impedanzanpassung ist Q definiert als das Verhältnis X/R, der reaktive Teil der Impedanz gegenüber dem realen Teil. Unter Verwendung dieser Definition sind hohe Q-Impedanzen diejenigen, die nahe am Rand des Smith-Diagramms liegen, und tatsächlich sind diese schwer an eine echte Impedanz anzupassen.
Denken Sie daran, dass es bei der Impedanzanpassung darum geht, eine maximale Leistungsübertragung zu erreichen. Das Problem bei einer hohen Q-Impedanz (hauptsächlich reaktiv) besteht darin, dass sie sehr wenig Leistung verbraucht. Im Wesentlichen versuchen Sie also, Strom an einen Stromkreis zu übertragen, der ihn nicht akzeptieren kann. Wenn das Q hoch genug ist, reine Reaktanz, ist es natürlich unmöglich, es mit verlustfreien Elementen anzupassen. Mit anderen Worten, es ist unmöglich, Energie darauf zu übertragen.
Andi aka