¿Cómo es posible tener un transmisor de 5W que maneje 50 ohms con un suministro de 12V?

La clave de todo esto es la "coincidencia de impedancia". Necesita el amplificador para pensar que está impulsando una baja impedancia (por lo que puede generar mucha corriente desde el suministro de 5 V y, por lo tanto, generar mucha energía). Luego, "mágicamente" necesitas transformar esas corrientes para conducir 50 ohmios a un voltaje mucho más alto.

Esto se hace con una red de coincidencia de impedancia. Cuando escribe las ecuaciones que gobiernan la red, debe ver (a la frecuencia de interés, estas cosas deben sintonizarse para que funcionen) como una impedancia baja en la entrada y una impedancia alta (50 ohmios) en la salida.

Hay muchas formas de lograr la coincidencia de impedancia: si su impedancia de entrada es de 5 ohmios, y desea coincidir con una impedancia de salida de 50 ohm a 27 MHz, puede usar un circuito LC simple

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

que "calculé" utilizando enlace e ingresando los parámetros apropiados.

Lo que sucede aquí es que la tensión alterna en la fuente (con impedancia R1) impulsa la corriente hacia el circuito resonante LC. Debido a que estos son conmutados en serie, parecen una impedancia baja, pero en realidad los cambios de voltaje que se pueden lograr en la salida son muy altos, mucho más altos que los voltajes de entrada. Escribiendo la impedancia de C1 como Z1 (= 1 / jwC) y la impedancia de L1 como Z2 (jwL), ves que se pueden combinar:

R1 y Z1 en serie: \ $ X_1 = R_1 + Z_1 \ $
R2 y Z2 en paralelo: \ $ X_2 = R_2 * Z_2 / (R_2 + Z_2) \ $

Ahora el voltaje de entrada está dividido, por lo que el voltaje de salida es

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

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

Ahora el término imaginario en la parte inferior se cancela cuando

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

o

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

Si R1 es cero y \ $ \ omega = \ sqrt {\ frac {1} {LC}} \ $, puede conducir casi cualquier voltaje a R2 sin generar nunca un voltaje en la entrada, porque su corriente a través de C1 se combina perfectamente con la corriente que fluye hacia L1. Pero esas variaciones en la corriente generan un voltaje en L1 y, por lo tanto, en R2. Todo tiene que ver con el hecho de que un circuito LC en serie parece una impedancia mucho menor en la resonancia: el voltaje al final varía menos que el voltaje en el punto entre L y C.

El enlace anterior le ofrece una gran cantidad de circuitos alternativos que harán lo mismo, pero en última instancia, para un transmisor eficiente, desea tener una impedancia real en la frecuencia de interés (sin reflexión), y el circuito correspondiente lo logra para usted , en casi cualquier impedancia (con los valores correctos de los componentes, por supuesto).

Si observas cualquiera de esos esquemas, hay inductores por todo el lugar. Hay muchas maneras de generar voltajes más altos sin usar un transformador. De hecho, mira una bobina de chispa utilizada en los coches. Usted genera voltajes enormes al acumular corriente y luego interrumpirla, y ese dispositivo está "sin transformador". Estos circuitos funcionan de diferentes maneras, pero la idea central de un aumento de voltaje con un cambio en la corriente se aplica a ambos. El "micrófono poderoso" (primer enlace) es resonante con el condensador acoplado "Pi" y la cadena "T". El diseño de Lythal (segundo enlace) también es resonante, pero con un transformador, incluso observa que no se debe usar una barra de ferrita (que tiene pérdidas) y amortiguaría la resonancia.

La impedancia de salida del transistor controlador puede ser bastante baja. Así que el amplificador de RF puede dibujar mucha corriente. Digamos la mitad de un amplificador, a 12 V que sería alrededor de 6 vatios. Eso parece 24 ohmios. Luego, pase por un transformador para hacer coincidir hasta 50 ohmios en la antena. El voltaje es más alto, la corriente es más baja, pero la potencia sigue siendo la misma.

Primero que nada, tus cálculos de voltaje están mal. Con la alimentación de 12 V pasando por un transformador o inductor, la tensión del punto medio es de 12 VCC y la variación máxima de la tensión es de 24 Vpp. Así que en realidad podría producir 4 veces más potencia a 50 & ohm; de lo que calculaste.

Tienes razón al poner una onda sinusoidal de 5W rms en 50 & ohm; Necesitas casi 45vpp. Si la salida del amplificador final es solo de 24 Vpp, entonces necesita un transformador elevador u otro circuito de adaptación de impedancia sin pérdidas. Para aumentar el voltaje, la impedancia de salida solo tiene que ser más alta que la impedancia de entrada.