Каталог статей и схем


В.Костычев, UN8CB. О пиковой мощности

В различных публикациях и высказываниях на тему пиковой мощности замечаешь, что радиолюбители по-разному понимают физический смысл,  заложенный в этом понятии. Одни считают, что пиковая мощность – это максимальная мгновенная мощность модулированных колебаний, другие, что это – максимальная  эффективная мощность модулированных колебаний, а кое-кто считает,  что это одно и тоже.

Многие предлагают договориться и придерживаться какой-то одной терминологии. А чего договариваться? Я считаю, что мы, радиолюбители,  должны ориентироваться  в этом вопросе на Регламент Радиосвязи Международного Союза Электросвязи  (RR ITU), членами которого (через IARU) мы являемся. А не на ГОСТ Российской Федерации.

ГОСТом  РФ пиковая мощность определяется как «выходная мощность передатчика, соответствующая максимвльной амплитуде радиочастотного сигнала», т. е. как максимальная мгновенная мощность (мощность на пике огибающей), а в  RR ITU  в понятие «пиковая мощность» вкладывается  совсем иной смысл.

Разногласия по этому вопросу возникли, на мой взгляд, из-за неправильного перевода выражения  «Peak envelope power». Одни переводят это выражение как «пиковая мощность огибающей», другие как «мощность на пике огибающей».

 А я считаю неправильными оба эти перевода. Обычно делается дословный, почти буквальный перевод, а нужно на родном языке передавать смысл выражения или физический смысл понятия, явления. Тем более что некоторые слова в иностранном языке  имеют разный технический и обычный смысл. Интернетовский переводчик другой раз выдаст такую абракадабру, что, как говориться, «ни уму, ни сердцу».

   Слово "peak" имеет несколько значений. Первое: пик, пика, высшая точка, острая горная вершина. Второе: в более широком смысле это слово означает достижение наибольшего в количественном отношении, предельного - час-пик и т.п. Кто-то придумал новое слово «пиковая», присовокупив к иностранному слову «пик»  русское окончание  «-овая». Некоторые считают, что это окончание означает принадлежность к чему-то: если пиковая, значит на пике. Однако, слова с окончанием «-овый», «-овая» отвечают на вопрос, «какой, какая» и  характеризуют какое-то качество.

Кроме того, в этом английском предложении нет никаких предлогов, иначе было бы «at the peak». Здесь слово «пик» используется во втором значении. Значит, «пиковая мощность» - это мощность, достигшая высшей точки (пика) своего значения, т.е., наибольшая, максимальная мощность. Таким образом, более правильным переводом выражения, о котором идёт речь,  будет: «максимальная мощность огибающей».

А вот как разъясняется  смысл выражения «пиковая мощность» Регламентом Радиосвязи (RR ITU). «Peak envelope power (PEP) is the average power supplied to the antenna transmission line by a transmitter during one radio frequency cycle at the crest of the modulation envelope taken under normal operating conditions».

Сначала  проанализируем выражение «at the crest of the modulation envelope». Crest – это слово переводится как «гребень», «вершина» Обратите внимание: на ГРЕБНЕ, на ВЕРШИНЕ (т.е., на ВСЕХ пиках) модуляционной огибающей, а не на  одном  ПИКЕ в огибающей. А модуляционная огибающая – это модулированный радиосигнал.

 Вот ещё одна цитата из другого источника. "PEP. Its use is now somewhat deprecated, with  average transmitter power output (or sometimes effective radiated power) now typically being preferred". Мой перевод. «РЕР. Это (определение), используемое  сейчас, частично устарело, а (определение), как средняя выходная мощность передатчика (или иногда называемая  эффективная излучаемая мощность),  сейчас  типичное и предпочтительнее».

Учитывая вышеизложенное, делаем перевод разъяснения RR ITU:  

«Максимальная (пиковая) мощность огибающей (РЕР) - это средняя  (эффективная) мощность, подводимая к антенне передающей линией от передатчика в течение одного радиочастотного периода на вершине (гребне) модуляционной огибающей (на вершине модулированного радиосигнала) при нормальном режиме работы».

Под нормальным режимом, очевидно, подразумевается линейный режим. Таким образом, здесь идёт речь о максимальной  эффективной выходной мощности  модулированного радиосигнала.

А выражение «мощность на пике огибающей» переводится на английский язык как «power at the peak of the envelope».

В книге Э. Рэда «Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике», 1990 г., приводится формула  для вычисления «пиковой  мощности огибающей» -  РЕР:

                                           Ppep    = (Uэфф)2/ Rн           (1)

Таким образом, «пиковая мощность огибающей» (РЕР) – это максимальная эффективная выходная мощность модулированного радиосигнала, которая количественно приравнивается  к максимальной  эффективной телеграфной мощности в режиме «нажатия».

А выражение «мощность на пике огибающей», поскольку оно прочно вошло в терминологию радиолюбителей, следует использовать в смысле «максимальная мгновенная выходная мощность модулированного радиосигнала».

 На спектрограмме (рис.1) зафиксирован  реальный SSB  радиосигнал  в  реальном  времени на  выходе передатчика, промодулированного звуком  «а-а-а» (верхняя боковая полоса).


   Рис.1

Спектр SSB радиоcигнала может содержать сотни и тысячи промодулированных частот разной амплитуды, в зависимости от модуляционного сигнала. Токи этих частот, протекая через сопротивление нагрузки  Rн, образуют в нём  суммарный ток, осциллограмма которого будет иметь вид, подобный как на рис.2 (для звука  «а-а-а»).


Рис.2

А примерный вид графика мощности этого суммарного колебания (сигнала) за один период  изображён на рис.3. Мощность переменного тока всегда положительна, поэтому пики мощности, соответствующие положительным и отрицательным полупериодам для напряжения   и тока (P=UI), будут находиться в положительной области графика мощности.


Рис.3

Наибольшую амплитуду в этом сигнале имеет первый пик.  Если ухитрится  и измерить мощность на этом пике, это и будет мощность на пике огибающей, то есть, это будет  максимальная мгновенная мощность этого радиосигнала - Pmx. А если вычислить суммарную  мощность всех пиков в этом сигнале (численно равную суммарной площади зелёных участков графика), это будет средняя  (эффективная) мощность всего этого сигнала  (вершины огибающей) –  Pэфф. При модуляции другими звуками значение  Рэфф  будет другим. А максимальная эффективная мощность Рэфф, которую способен отдать передатчик, это и будет пиковая мощностьРрер.

Поэтому, не следует путать пиковую (максимальную) эффективную мощность (Ррер) с пиковой (максимальной) мгновенной мощностью  (на пике огибающей) – Рmx Рmx  =  2Ррер.

 Некоторые считают, что определение пиковой мощности в редакции Бунина - Яйленко  будто–бы некорректно, упрощённое и не соответствует общепринятым стандартам. Категорически с этим не согласен. Нужно обращать внимание не только на формулировки, но и вникать в пояснения к ним.

 Более того,  определения Бунина – Яйленко подробнее и, главное, полнее раскрывают физический смысл понятия пиковой мощности.

У Бунина - Яйленко  разъяснение  понятия пиковой мощности разделено на две части.  Сначала дается определение эффективной мощности и приводится формула:                         

                                                 Рэфф = (Мср)2∙ Рмакс       (2)

    Здесь Рмакс – максимальная эффективная   мощность, отдаваемая в телеграфном режиме (в режиме «нажатия»), а Мср – коэффициент модуляции, имеющий разное значение для разных видов модуляции.

Таким образом, эта формула позволяет рассчитать среднюю мощность для разных видов излучения при нормальном режиме работы (т.е., в линейном режиме).

А потом приводится  определение пиковой мощности, как «…максимальная эффективная мощность ВЧ колебания, развиваемая на ПИКАХ огибающей сигнала». Заметим, не на одном пике, а на всех пиках, т.е., на вершине радиосигнала. Это и есть мощность РЕР, которая  количественно приравнивается к максимальной телеграфной мощности в режиме «нажатия».

По моему, это самое полное и лучшее разъяснение пиковой мощности (РЕР) из всех встречаемых.

Нужно заметить, из формулы (2) следует, что средняя выходная мощность передатчика при работе  в режиме  SSB никогда не достигнет  его пиковой мощности (РЕР) при нормальном режиме работы  (в линейном режиме), так как пикфактор* речевого или SSB  сигнала,  даже подвергнутый двухстороннему ограничению (в допустимых пределах), не может быть равен пикфактору синусоиды. А максимальная мгновенная мощность SSB сигнала (на пике огибающей) не может быть больше максимальной мгновенной мощности, развиваемой на пиках синусоиды немодулированного колебания. Энергетические характеристики выходного усилителя передатчика этого не позволят.                                                                                    

В. Костычев,  UN8CB

г. Петропавловск, Казахстан


* Правописание слова "пикфактор" приведено согласно "Справочника радиолюбителя-коротковолновика", С.Г.Бунин, Л.П.Яйленко, Киев, Технiка, 1978, с.133. Правильное (современное) написание этого слова см. здесь http://smham.ucoz.ru/Post_magn_pole/pik-faktor.doc


 

Категория: Измерения | Добавил: Author (28.09.2012) | Автор: В.Е.Костычев E
Просмотров: 5613 | Теги: Пиковая мощность, PEP | Рейтинг: 5.0/2
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]