¿Por qué nos importa igualar la impedancia de entrada de recibir amplificadores de RF?

El "poder máximo transferido a la carga" en su ejemplo no se refiere a \ $ R_L \ $ en absoluto. De hecho, la mayor parte de la potencia entregada a \ $ R_L \ $ no se ha transferido a ella, sino que se agregó a la fuente de alimentación del amplificador. En realidad, la carga vista por la antena es la impedancia de entrada del amplificador, \ $ R_ {in} \ $

Entonces, ¿por qué es tan importante maximizar la potencia entregada a \ $ R_ {in} \ $, cuando esta potencia es solo una fracción de lo que se entregará a \ $ R_L \ $ al final?

La respuesta es: todo depende del ruido interno del amplificador.

El amplificador genera una cierta cantidad de ruido interno que proviene de muchas fuentes dentro de: ruido térmico de elementos resistivos ruidosos, ruido de disparo de elementos activos, etc.

Podemos caracterizar el comportamiento del ruido del amplificador con varios parámetros que son esencialmente equivalentes entre sí (factor de ruido, figura de ruido, temperatura de ruido equivalente, potencia de ruido de entrada equivalente, etc.). Para simplificar, usaré la potencia de ruido de entrada equivalente , \ $ P_ {n, \ i} \ $: la potencia de ruido que se debe entregar a la entrada de un amplificador silencioso con la misma ganancia , para generar en la salida la misma cantidad de potencia de ruido realmente generada por el amplificador real.

Ahora podemos ver que, además de la potencia de señal entregada por la antena a \ $ R_ {in} \ $, tendremos esta potencia de ruido de entrada equivalente \ $ P_ {n, \ i} \ $ también " entregado "a \ $ R_ {in} \ $ no importa lo que hagamos. Entonces, la única forma que tenemos para mitigar la degradación de la SNR causada por \ $ P_ {n, \ i} \ $ es maximizar la transferencia de potencia de señal a \ $ R_ {in} \ $.

Y eso solo se logra cuando \ $ R_ {in} \ $ está emparejado con la antena .

NOTA AGREGADA: en realidad, la coincidencia de impedancia para un ruido realmente bajo puede diferir de la coincidencia para la transferencia de potencia máxima. Esta respuesta es solo una simplificación hecha con el propósito de ilustrar el concepto.

La razón por la que necesita hacer coincidir de esta manera es porque necesita obtener la mayor potencia posible a la entrada del amplificador en sí . La señal electromagnética que viaja desde su antena a su primera interfaz de impedancia mayor (su amplificador) reflejará una cantidad significativa de potencia si no se combinan.

Si sugiere que \ $ Z_ {in} \ $ sea más grande que \ $ Z_a \ $, reflejará parte de la energía entrante del entorno en la guía de ondas / antena tan pronto como llegue a \ $ Z_ { en} \ $.

Está preocupado por obtener la máxima potencia a través de \ $ Z_L \ $, pero ¿por qué eso importaría incluso si no puede obtener la potencia del amplificador para empezar?

También tenga cuidado al usar "R" para las impedancias. Las impedancias en la teoría de antenas son en general complejas con una atenuación real y un cambio de fase. Usar "R" cuando se habla de antenas / guías de onda lo predispone a pensar en resistencias reales, que no es con lo que estamos tratando. Sólo mis dos centavos. Espero que ayude!

Tienes un modelo bastante simplificado de un amplificador de rf: solo una resistencia Rin, el sumidero de la corriente transconductace mágica y sin retroalimentación.

Lamentablemente, no puede elegir el Rin como desee y la retroalimentación de la salida a la entrada es un hecho inevitable. El Rin debe reemplazarse por algo más complejo que tiene elementos reactivos, fuente de ruido y algún acoplamiento de la salida, también. El gm debe tener algún cambio de fase. Todas esas cosas dependen de los componentes utilizados, sus corrientes y voltajes de CC y las propiedades de la placa de circuito; todos los cables son elementos de circuito en el mundo de rf.

Ahora la red coincidente entre la antena y el amplificador comienza a tener algún propósito. Es un compromiso entre demandas conflictivas. El copromiso debe cumplir al menos las siguientes condiciones:

• operación estable, no oscilante
• respuesta de banda de paso lo suficientemente plana
• atenuación de banda de parada suficientemente alta
• ganancia total suficientemente alta entre la antena y la carga NOTA: la carga no se puede seleccionar libremente, una parte de ella pertenece al amplificador y el resto es el otro circuito, no es necesario tener una resistencia e como carga.
• ruido adicional suficientemente bajo
• circuitos lo suficientemente simples
• partes disponibles

A menudo, se logra un buen compromiso al hacer que la antena (o más correctamente el cable de la antena) para ver la combinación del circuito correspondiente + el amplificador como la resistencia de carga óptima para el máximo. transferencia de potencia.

Pero, ¿es realmente el óptimo más alto? Depende de cómo se ponderen los diferentes factores. El ajuste depende de cosas más importantes (costos totales, la productividad, el rendimiento deseado de toda la aplicación)

Los beneficios de la comparación de impedancias son tan obvios que en nuestro discurso cotidiano los otros factores se ignoran fácilmente.