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发表于 2023-12-17 20:23:00
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本帖最后由 BG1TRP 于 2023-12-17 20:25 编辑
6. 关于阻抗匹配和矿石机的一些误解
要理解阻抗匹配的重要性,必须首先接受功率的概念。广播电台接受来自主电源的功率,将其中一些功率转换为辐射到空中的射频功率,这个功率以光速离开发射天线,并在远离天线时扩散开来。可以通过用LED二极管代替常规二极管来证明功率被辐射出来。距离广播电台足够近,然后将电台调谐出来,LED二极管将被点亮(发出光功率),表明有功率正在被广播并被“拾取”。现在回到家里,如果有人调谐到这个电台,则会在耳机里听到声音。触发人的听觉系统就是察觉到了声音的功率。顺便说一句,如果在人耳里有过多声功率足够长的时间,这种力量可以强大到足以损坏内耳毛细胞,永远的降低人的听觉敏感度。
在理论上,用最好的矿石机可以做到:
(1) 使用天线-地线系统尽可能多的“拾取”正在穿过其附近空中的射频功率。一般来说,较高的天线会比较低的天线从通过的射频波中吸收更多的功率。
(2) 将携带信号的调幅边带射频功率转换为音频电功率。
(3) 将音频电功率转换为声功率,并让这些功率进到耳朵里。
在这三个步骤中,每一个步骤都有功率损耗,我们的工作是将功率损耗最小化,以便尽可能多地将通过天线附近(捕获区域)的边带射频功率转化为我们耳中的音频功率。
我们想要将天线-地线系统中所有可用功率都被吸收到矿石机中,然后通过矿石机作为声音传递到我们耳中。然而,其中一些功率将不可避免地损失在射频调谐电路中,如果矿石机的输入阻抗与天线的阻抗没有适当的匹配,一些到达矿石机输入端的射频功率将被反射回天线-地线系统浪费掉。
当矿石机输入阻抗的电阻分量等于天线-地线系统阻抗的源电阻分量时,就会出现阻抗匹配的状态。同样,天线-地线系统阻抗的电抗 (感性的或容性的)分量必须遇到相反的电抗 (感性的或容性的)才能被抵消掉。
在阻抗匹配的条件下,所有被天线-地面系统截获的最大可用功率(参见上文“最大可用功率”部分) 都可用于矿石机,并且没有被反射回天线被浪费掉。
现在我们的电压概念与和功率概念常常存在混乱。假设二极管检波器的射频输入电阻为90,000Ω,驱动检波器的天线加载的调谐电路的谐振电阻为10,000Ω。如果只使用电压概念,有人可能会认为这表示一种低损耗状态。
其实并非如此!毕竟9/10的源电压实际上加到了检波器上。如果10kΩ源射频电阻通过射频阻抗增加变换对二极管90kΩ射频电阻进行阻抗匹配(可将天线连接到调谐电路的抽头,二极管连接到调谐电路的顶部)便会有好事发生(假设在随后的阻抗变换中,调谐电路的有载Q值与空载Q值的比例没有变化)。
为了阻抗匹配,调谐电路谐振电阻应增加9倍。如果这是由一个单独的变压器完成的(为了便于理解),变压器的匝数比为1:3。将等效源电压升高3倍,并将等效源电阻更改为90,000Ω。
接下来呢?在匹配之前,二极管上所加的电压为源电压的9/10。现在二极管上所加的电压是等效源电压的 1/2 (请记住等效电压是原始源内部电压的3倍)。 1/2是来自在90,000Ω的等效源电阻和90,000Ω的检波器输入电阻之间的2:1分压。新检波器电压与旧检波器电压之比为: (3*1/2)/0.9=1.67倍。这相当于加在检波器上的功率增加了4.44 dB。如果检波器的输入信号非常微弱,检波器在平方律检波区域运行,音频输出功率将增加8.88 dB!这大约是2倍音量。
6A. 关于在矿石机中利用音频变压器的简短教程请参阅文章#14-3的内容。
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