微波EDA网,见证研发工程师的成长!
首页 > 硬件设计 > 电源设计 > 为什么功率最大意味着灵敏度最低?

为什么功率最大意味着灵敏度最低?

时间:05-05 来源:互联网 点击:

计算出50欧姆来源和3.3K欧姆负载之间能够获得的最大电压增益。所需的电压转换等于阻抗比的平方根,在本例中为8.12倍。将该比例与我们在等效电阻端接例子中的电压增益0.5相乘。所以在任意LC值下可以得到的最大增益为4.06倍,或者大约12.2dB。图10显示以我们自製的变压器任意选择1,000种不同的L和C值得到的结果。响应曲线的峰值从未超过预计值。至于为什么不是每个频率下所有功率都耗散在负载上?那是因为部份功率被反射回来源。

  

  图10:响应曲线的峰值从未超过预计值。

  所有射频工程师都开始不耐烦地打哈欠了,因为这对你们来说相当稀鬆平常。设计LC网路,确保让所有来源的功率传输到负载,是一项称之为阻抗匹配的核心射频技术。这确实像两个不等效电阻之间的滤波器设计(每种设计方案都有其伴随的想像部份需要加以考虑)。一般是用L和C来完成的,而非体积庞大、成本高昂的变压器。除了微波频段外,其中的变压器体积不大、价格也不高,不过当导体靠得太近的时候,就会造成谐振波峰。

  现在回到我们最初讨论的问题。为什么一个(正确设计的)双端接滤波器具有如此优越的‘灵敏度’特性?这是因为对于滤波器通带内的一个或者有时多个频率,它工作在功率传输的最大可能点上。请再次观察图6和图7。在双端接滤波器情况下,元件值的任何变化只会让功率传输(随之为电压增益)下降而非上升。在被称为反射零点的特定关键频率上,滤波器响应的‘灵敏度’与网路中每个反应元件呈抛物线函数的下行关係。这样就很难让网路的响应比没有应用功率传输约束时更差。后者状况指的是单端接的时候,或者任何滤波器的设计响应未能满足最大功率增益值的时候。要得到最高功率增益值,可以抛开滤波器,使用变压比较为合适的理想变压器。

  还有一个问题。我们在开始的时候曾经比较过两种滤波器,其中一种滤波器的负载电阻与来源电阻相等,另一个则没有负载电阻。我们能否针对在特定来源电阻和负载电阻的比率下成功设计出低灵敏度、相同频率响应的滤波器?有时候是可行的,但至于我们的低导通滤波器案例则不能。对于特定的响应,我们需要平坦的响应,让DC增益与那些‘触点’最大值相等。这就意味着在该极低灵敏度的滤波器中,来源电阻和负载电阻必须等值。对于更加普遍的情况而,如果不需要对通过的0频率或者无穷频率施加特定的衰减,通常可以设计出任意两个阻抗间的最低灵敏度(即最匹配的)滤波器。至于如何实现,其方法足够写上几本书,不过初学者就不用看了。

  我想你现在已经感受到最高功率传输的神奇,以及它如何为设计某些高阶且可实际製作的滤波器找到了可行途径。未来我们还会就这个问题做进一步的讨论。

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top