Wie werden HF-Signale verstärkt?

Interessante und sehr berechtigte Frage. Wenn Sie eine 5-V-Signalquelle mit null Innenwiderstand haben, wird die Antenne als 50 geladen$\Omega$Widerstand, dann passieren Sie eine Leistung von 0,5 Watt.

Angenommen, Sie verdoppeln die Spannung mit einem Transformator 1: 2, die Leistung beträgt 2 Watt. Usw. In diesem Fall benötigen Sie keinen Verstärker.

Das praktische Problem besteht darin, dass die reale Signalquelle eine Impedanz ungleich Null hat. Typisch 50$\Omega$. Der Transformator 1: 2 erhöht also nicht die Spannung, sondern die Impedanz. Die Last sieht die Änderung, da die Quelle jetzt 100 ist$\Omega$des Innenwiderstands.

Die ursprüngliche Spannung betrug also 10 V im unbelasteten 50$\Omega$Quelle, um 5 V auf 50 zu erreichen$\Omega$Belastung.

Gleiche 10 V mit transformierter 1: 2-Last sehen 50$\Omega$laden, als ob es 25 wäre$\Omega$Last ohne Trafo. Die Spannung fällt auf 10*(25/75)=3,333. Die Leistung beträgt also 0,44 ... Watt anstelle von 0,5 Watt. Der Leistungsverlust als "zurückreflektierter" Verlust wird durch Impedanzfehlanpassung verursacht .

Ein HF-Verstärker ähnelt im Konzept einem Audioverstärker, ist jedoch aus Komponenten aufgebaut, die für HF-Frequenzen geeignet sind. Aufgrund der beteiligten höheren Frequenzen sind die Impedanzpegel von HF-Verstärkern im Allgemeinen viel niedriger als bei Audioverstärkern, um die Auswirkungen von parasitären Kondensatoren und Induktivitäten zu vermeiden.

Häufig werden 50 Ohm als übliche Impedanzebene gewählt. Daher werden HF-Verstärker normalerweise so spezifiziert, dass sie einen bestimmten Ausgangsleistungspegel an 50 Ohm liefern. HF-Antennen sind so ausgelegt, dass sie an ihrem Eingang über ihr Betriebsfrequenzband eine Last von 50 Ohm darstellen.

Wenn Sie " gleiche Antenne " sagen , meinen Sie vermutlich die Verwendung einer Antenne zum Empfangen und Senden. Dies ist normalerweise bei mobilen Sendern der Fall und erfordert eine Art Sende-/Empfangsumschaltung, damit das Sendersignal nicht in den Empfänger gelangt.

Die Leistung spielt keine Rolle, wenn die Antenne für den Empfang verwendet wird, aber sie ist wichtig für die Übertragung. Die in der Antenne verwendeten Leiter müssen so bemessen sein, dass sie die Sendeleistung handhaben, genau wie die Leiter in einem Audiolautsprecher bemessen sein müssen, um die Ausgabe eines Audioleistungsverstärkers zu handhaben. Aufgrund des Skin-Effekts, bei dem hochfrequente Ströme dazu neigen, zur Außenseite eines Leiters zu fließen, können Hochleistungsantennen eher aus Rohren als aus festem Material hergestellt werden.

Eine HF-Antenne hat eine bestimmte Impedanz, zum Beispiel 50$\Omega$oder 75$\Omega$. Das ist wichtig, wenn Sie eine optimale Leistungsabgabe wünschen. Der Verstärker hat auch eine Impedanz, und Sie können nachweisen, dass die Antenne die höchste Leistung erhält, wenn beide Impedanzen gleich sind.

Dieses Diagramm zeigt die Antennenleistung als Funktion der Impedanz für einen 50$\Omega$Ausgangsimpedanz Verstärker. Sie können sehen, dass die Leistungsabgabe tatsächlich bei einem 50er maximal ist$\Omega$Antennenimpedanz.