In che modo il VSWR alto danneggia gli amplificatori RF?

Com'è possibile che un VSWR alto possa danneggiare i transistor finali in un amplificatore di potenza RF?

La linea di trasmissione è significativa oltre l'effetto che ha sulla trasformazione dell'impedenza del carico all'altra estremità? O un'impedenza lump equivalente equivalente direttamente all'uscita dell'amplificatore sarebbe altrettanto dannosa?

Di tutte le possibili impedenze che si traducono in un determinato VSWR, sono tutte ugualmente cattive?

La potenza riflessa è "assorbita" dall'amplificatore? Ad esempio, se ricevo una potenza riflessa di 100 W, è più o meno lo stesso di mettere un riscaldatore da 100 W sull'amplificatore?

Ho anche letto che una tensione eccessiva può essere il meccanismo che porta al danno. Come può apparire una tensione superiore alla tensione di alimentazione? Esiste un limite a quanto può essere alta questa tensione in presenza di una discrepanza arbitraria?

Com'è possibile che un VSWR alto possa danneggiare i transistor finali in un amplificatore di potenza RF? È semplicemente l'impedenza errata (dopo la trasformazione da parte della linea di alimentazione) che appare ai terminali o la linea di trasmissione è particolarmente importante?

Dipende dal design dell'amplificatore che stai utilizzando.

$\rm{VSWR}\approx\infty$

$\rm{VSWR}\approx\infty$

Riflette il potere che viene assorbito e dissipato nei transistor o qualcos'altro?

Se l'uscita del tuo amplificatore ha una parte reale della sua impedenza di uscita, ciò implicherebbe che sta assorbendo l'onda riflessa.

Tuttavia, l'onda riflessa sarà probabilmente coerente con l'onda in uscita prodotta dall'amplificatore. Pertanto è possibile che gli effetti di interferenza tra le due onde aumentino o riducano la possibilità di danni all'amplificatore, a seconda della relazione di fase tra di loro.

Se stai guidando una linea lunga, allora piccoli cambiamenti nella frequenza del segnale, o anche la temperatura della linea, potrebbero cambiare significativamente la fase dell'onda riflessa, quindi probabilmente non sarebbe una buona idea provare a progettare supponendo che puoi controllare la fase del riflesso.

Se stai guidando una linea corta, quindi controllare la fase di un riflesso controllando la lunghezza della linea è una pratica comune, eseguita ogni volta che utilizziamo uno stub o shunt come filtro corrispondente, ad esempio.

È un problema di riflessione. Se l'antenna in particolare non è abbinata alla linea di alimentazione, la potenza viene riflessa lungo la linea di alimentazione. Ciò porta a un'onda stazionaria sulla linea di alimentazione di nodi di alta tensione in cui l'onda in arrivo rinforza l'onda riflessa.

Un misuratore VSWR legge la proporzione dell'onda trasmessa che viene riflessa dandoti un'idea della dimensione del problema.

Maggiore è il VSWR maggiore è la tensione ai nodi di alta tensione ed è questo che danneggia l'elettronica del driver. La maggior parte delle radio di potenza superiore in questi giorni rileva il VSWR e spegne o riduce l'alimentazione per evitare danni.

Ci sono solo alcune cose che uccidono i dispositivi di potenza RF:

• Sovracorrente (è possibile bruciare i cavi di collegamento)
• Sovratensione (un tipico dispositivo funzionante a 100 V (~ 50 V rail) fallirà se Vds supera ~ 130 V anche momentaneamente).
• Over Drive (in particolare parti in stile MOSFET e LDMOS, ma anche tetrodi), foratura del gate o surriscaldamento della griglia di controllo.
• Il surriscaldamento dovrebbe essere ovvio, ma i dispositivi ad alta potenza spesso eseguono la giunzione entro poche decine di gradi di guasto a piena potenza.

Le tensioni e le correnti possono essere chiaramente aumentate da una riflessione avente il segno appropriato, così come l'alimentazione (area operativa sicura) se la riflessione produce alta tensione attraverso il dispositivo allo stesso tempo c'è molta corrente che scorre.

L'azionamento eccessivo può essere effettuato tramite la capacità di trasferimento inversa o la rete di feedback se la stabilità del dispositivo è compromessa dall'errore.

La maggior parte degli amplificatori RF non ha il margine per far fronte a un carico altamente reattivo, perché costa denaro.

Di solito, un amplificatore di potenza a radiofrequenza è seguito da una sorta di rete di adattamento di impedenza (probabilmente comprendente induttori e condensatori) per trasformare la resistenza di carico in qualcosa che il transistor di potenza può affrontare, considerando le sue capacità di gestione della tensione e della corrente. Una linea di trasmissione può anche essere associata a questa rete. Ma dopotutto, alla frequenza operativa, il transistor di potenza vede una resistenza di carico desiderabile.
Un progettista di amplificatori garantisce inoltre che a tutte le altre frequenze la rete di adattamento presenti un'impedenza al transistor di potenza che garantisce l'assenza di oscillazioni spurie. Un esempio di amplificatore a 7 MHz
. Un MOSfet guida un carico di 50 ohm attraverso una rete corrispondente costituita da un filtro passa basso di L e C. Può gestire una corrente di picco di 3 A e una tensione di picco di 90 V. Con un carico di 50 ohm (blu), opera entro questi limiti. Ma un carico di 1 ohm (verde) causa una corrente di picco eccessiva e una tensione di picco superiore alla rottura del MOSfet. In questo caso è accettabile un carico di 1000 ohm (rosso).

Si noti che questa corsa SPICE non crea fumo, né mostra cosa succede quando la tensione di scarico o la corrente supera i limiti. Nessuna linea di trasmissione è inclusa qui. Per una diversa rete di corrispondenza o una linea di trasmissione la cui lunghezza potrebbe variare, questi risultati potrebbero cambiare drasticamente, superando eventualmente i limiti per il carico di 1000 ohm. Un progettista conservatore potrebbe impiegare un MOSfet con limiti maggiori, producendo un amplificatore stabile che rimane entro i limiti per qualsiasi impedenza di carico.