12V電源で50Ωを駆動する5Wトランスミッターを使用するにはどうすればよいですか？

だから、ある周波数（たとえば27MHz）で搬送波を生成し、50オームのダミー負荷に接続している回路があるとしましょう（私が収集するのは、回路解析の目的でアンテナに相当します）。また、12Vの安定化電源から電力が供給されます。

したがって、搬送波が12ボルトピークピーク、つまり4.242ボルトRMSであるとします。式に従って、これは約0.36Wの電力出力を与えます。平均電力を無視しても、50Ωへの12V は2.88Wです。そして、波形のピークは実際には6Vであり、50オームではわずか0.72Wです。$P = (V_{rms})^2/R$$\Omega$

これらの出力のような回路は、12V（供給または数ボルト）の電源でどのように5W以上の電力を供給しますか？

• http://www.rason.org/Projects/transmit/transmit.pdf（これは、ビルド時に出力が実際に7Wを超えたことを報告しています）

• http://www.radanpro.com/Radan2400/Transmitter/5-Watt%20Transmitter%20by%20SM0VPO.htm

50Ωの負荷から平均5 Wが必要な場合は、ほぼ45 Vのピークピーク電圧が必要です。100Wの場合、200Vのピークツーピークの信号が必要です！どういうわけか、私は人々がそのような高電圧でラジオに電力を供給していることを疑っています。

私が理解していないのは、固定負荷と固定供給電圧の回路からより多くの電力を得る方法です。アンプが 100Aを供給できる場合でも、I = V / R; 12V電源の場合、オームの法則によれば、ピーク時でも0.12Aしか供給されず、負荷は0.72W消費します。

どういうわけか、昇圧トランスを使用して必要なレベルまで電圧を上げ、一次側の電流と二次側の電圧を交換できると思いますが、上記の回路はどちらもこれを行いません。それを除けば、世界中のすべてのインピーダンスマッチングネットワークでは、その負荷にかかる電圧が増えません。

私が説明したことはすべて間違っている可能性があり、それが私がそれを説明した理由です。概念的な誤解を整理するのを手伝ってください:)

これらすべての鍵は「インピーダンス整合」です。低インピーダンスを駆動していると考えるには、アンプが必要です（したがって、5 V電源から十分な電流を供給できるため、大量の電力を生成できます）。次に、これらの電流を「魔法のように」変換して、はるかに高い電圧で50オームを駆動する必要があります。

これは、インピーダンス整合ネットワークで行われます。ネットワークを支配する方程式を書き留めるとき、入力での低インピーダンスと出力での高インピーダンス（50オーム）のように（目的の周波数で-これらが機能するように調整する必要があります）見る必要があります。

インピーダンス整合を実現するには多くの方法があります。入力インピーダンスが5オームで、27 MHzで50オームの出力インピーダンスに整合させる場合、単純なLC回路を使用できます。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

http://home.sandiego.edu/~ekim/e194rfs01/jwmatcher/matcher2.htmlを使用して適切なパラメーターを入力することで「計算」しました。

ここで起こるのは、ソースの交流電圧（インピーダンスR1）が共振LC回路に電流を流すことです。これらは直列に切り替えられるため、低インピーダンスのように見えますが、実際には、出力で達成できる電圧振幅は非常に高く、入力電圧よりもはるかに高くなっています。C1のインピーダンスをZ1（= 1 / jwC）として、L1のインピーダンスをZ2（jwL）として書くと、これらを組み合わせることができることがわかります。

$X_1 = R_1 + Z_1$
$X_2 = R_2 * Z_2 / (R_2 + Z_2)$

これで、入力電圧が分割されるため、出力電圧は

$V_{out}/V_{in} = X_2 / (X_1 + X_2)$

$$\begin{align} &= \frac{(R_2 * j \omega L)}{(R_2 + j \omega L) (R_1 + \frac{1}{j \omega C} + \frac{R_2 * j \omega L}{R_2 + j \omega L})}\\ &= \frac{R_2 * j \omega L} {(R_1 + \frac{1}{j \omega C})(R_2 + j \omega L) + R_2 * j \omega L}\\ &= \frac{R_2 * j \omega L}{R_1R_2 + j(R_1 \omega L - \frac{R_2}{\omega C}) - \frac{L}{C}) + R_2 * j \omega L}\\ &= \frac{R_2 * j \omega L}{R_1R_2 - \frac{L}{C} + j(R_1\omega L - \frac{R_2}{\omega C} + R_2 \omega L)}\\ \end{align}$$

下部の虚数項は、次の場合にキャンセルされます。

$R_1 \omega L = R_2 (\omega L - \frac{1}{\omega C})$

または

$\frac{R_1}{R_2} = 1 - \frac{1}{\omega ^2 LC}$

$\omega = \sqrt{\frac{1}{LC}}$

上記のリンクは、同じことを行う多くの代替回路を提供します-しかし、最終的には効率的な送信機のために、関心のある周波数で実際のインピーダンスを持ちたい（反射なし）-マッチング回路はあなたのために、それをほぼ達成します任意のインピーダンス（もちろん、コンポーネントの正しい値で）。

これらの回路図のいずれかを見ると、いたるところにインダクタがあります。トランスを使用せずに高電圧を生成する方法はたくさんあります。実際、車で使用されるスパークコイルを見てください。電流を蓄積してから遮断することで巨大な電圧を生成しますが、そのデバイスは「トランスなし」です。これらの回路はさまざまな方法で動作しますが、電流の変化に伴う電圧ブーストの基本的な考え方は両方に当てはまります。「マイティマイク」（最初のリンク）は、コンデンサ結合の「Pi」および「T」チェーンと共振します。Lythalの設計（2番目のリンク）も共振しますが、トランスを使用すると、フェライトスラグ（損失の多い）を使用しないように注意し、共振を減衰させます。

ドライバトランジスタの出力インピーダンスは非常に低くなる可能性があります。そのため、RFアンプは多くの電流を引き込むことができます。約6ワットになる12Vで半分のアンプと言います。それは24オームのように見えます。次に、変圧器を通過して、アンテナで最大50オームまで一致させます。電圧は高く、電流は低くなりますが、電力は同じです。

まず、電圧計算が間違っています。12V電源がトランスまたはインダクタを通過する場合、中点電圧は12VDCで、最大電圧振幅は24Vppです。したがって、実際に計算した50Ωで4倍以上の電力を生成できます。

5W rmsの正弦波を50Ωにするには、ほぼ45vppが必要であることは正しいです。最終的なアンプ出力が24Vppのみの場合、ステップアップトランスまたは他のロスレスインピーダンスマッチング回路が必要です。電圧を上げるには、出力インピーダンスを入力インピーダンスよりも高くする必要があります。