RFトランスミッターの電力に関して

Question

1)10[W]出力のRFトランスミッターがあるとします
これはアンテナへ10[W]の電力が送られているということでよいのでしょうか

2)またアンテナへ10[W]の電力が送られているとするならば
アンテナとのマッチングを50[Ω]とすると、そこにはV_antena=√(10*50)[V]の電圧がかかっており
信号源はその倍のV_signal=2*√(10*50)[V]の電圧を出力しているということでよろしいでしょうか

よろしくお願いします

m-jiro · Accepted Answer

>　これはアンテナへ10[W]の電力が送られているということでよいのでしょうか
→　Yes

>　アンテナとのマッチングを50[Ω]とすると、そこにはV_antena=√(10*50)[V]の電圧がかかっており
→　Yes

>　信号源はその倍のV_signal=2*√(10*50)[V]の電圧を出力しているということでよろしいでしょうか
→　No
最初から √(10*50)[V] の電圧を作っています。
と言うより、50Ωの負荷に対して10Wの電力を作るように動作しています。ですから負荷抵抗が大きく変わるとトランジスタが破壊するので注意してください。ショートも無負荷もマズイです。（一般に保護回路が付いていますが、そうでないことも）

hiro2017 · Answer

薄れた記憶の中で解答しております。
RFの出力回路においては接地回路がｃでもeでも共振回路でRFを
発生させ2次コイルで出力と整合を取る方法は今でも同じでしょう。
伝送路に関しては整合が取れていない場合伝送路の長さと波長（λ）
の関係でインピーダンスが変化します、（直列共振~並列共振）
例えばアンテナ側を短絡させた場合（解放でもいい）送信側の伝送路
インピーダンスはC、L,最小（直列共振）、最大（並列共振）のどれ
かに近づきます。
短絡したのにインピーダンス最大があり得るんです、これが伝送路
です。
簡単に説明しました、興味があるなら勉強して見て下さい。
自分は無線からオーディオに勉強しました、オーディオの方が楽です。

hiro2017 · Answer

no2です、解答が不十分でした。（スミマセン）
１番と２番は正解ですが3番はNGです。
e=√PR＝√10（ｗ）×50（Ω）＝22.36ｖで整合が取れてれば出力～
アンテナ入力まで22.36ｖ一定です。
伝送路で勉強しますが同軸ケーブルはインピーダンスを持っていて
送信出力ー同軸ーアンテナまで同じインピーダンスでないとミス
マッチングとなり反射（定在波）が発生し電圧が一定でなくなります
それがロスとなり100％アンテナに供給出来なくなり電圧も一定
では無くなります。
参考まで
アンテナは電力で定義するようにしましょう、10ｗ、50Ωでも
アンテナに蛍光管（裸で）を近づけると点灯します、電圧最大部に
触れると熱くやけどの危険があります。
空中線電力はアンテナの性能により数倍になります。

m-jiro · Answer

>　低周波アナログ回路は以下のように構成されていると思います
>　信号源ー出力抵抗ー線路ー入力抵抗ー次段回路
→　一般的には出力抵抗は ゼロΩ ですから、出力電圧は電源電圧から出力トランジスタの飽和電圧を引いた値まで出ます。
例えばop-ampですが、電源電圧が5V、Trの飽和電圧が正側1V、負側0.5Vであれば peak-to-peak で 3.5V 出ます。これが伝送線路に出て行きます。
近時のrail-to-rail型のopｰampではTrの飽和電圧はほぼゼロですから、ほぼ5Vppが取り出せます。

オーディオのスピーカー用アンプも直列抵抗はありません。
例えば電源電圧40Vなら出力電圧は40Vppが取り出せます（Trの飽和電圧はゼロとして）。正弦波として実効値に換算すると14.1Vです。スピーカーが8Ωなら　(14.1V)² ÷ 8Ω ＝ 25W　が出てきます。実際にはTrの飽和電圧があるので18Wぐらいでしょうか。

高周波回路でもこのような抵抗はありません。Trから見ればアンテナのインピーダンスがあるだけです（マッチング回路でインピーダンス変換をしていますが）。Trの入力電力（直流電力）から考えても直列抵抗がないことは推測できると思います。すなわち直列抵抗があると効率は絶対に50%を越えません。実際の回路では（高効率にするのは難しいのですが）うまく作れば60%ぐらいになります。

出力抵抗を挿入していた例としてはアナログ時代のTV信号があります。75Ωの抵抗を直列にして75Ωの同軸ケーブルに送出し、受取り側は75Ωで終端します。入力電圧は半分になるので送出アンプは2倍の電圧を出すようになっていました。送出側に75Ωを入れるのは同軸ケーブルで反射があった場合にそれを吸収させて多重反射にならないようにするためです。反射の心配がないなら75Ωは不要なのですが、業務用の映像機器は必ず75Ωがありました。
業務用の音声機器も600Ωで終端していましたが、送出側のアンプの出口は一般にマッチングトランスがあっただけです。もし送出側にも600Ωを入れると電圧で半分になりますね。出力アンプは相当に大きなものが必要になるからでしょう。ラインレベルは 0dBm（1mW）でもピークレベルは0.2Wぐらいあります。600Ωを入れればこの2倍必要だし、余裕を見れば3Wぐらいのパワーアンプが必要になりますから。

hiro2017 · Answer

E=√PRです。（P=IE　P=E²/R　E²＝PR)
整合が取れてる場合　送信機ー伝送路ーアンテナのどこでも電圧は
一定です。
実際は伝送ロスとミスマッチング（SWR)により電圧は変化します。

RFトランスミッターの電力に関して

> これはアンテナへ10[W]の電力が送られているということでよいのでしょうか

薄れた記憶の中で解答しております。

no2です、解答が不十分でした。

> 低周波アナログ回路は以下のように構成されていると思います

E=√PRです。

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