La simulación del circuito muestra ganancia con solo componentes pasivos. ¿Por qué?

Esto se siente como una pregunta ignorante, pero aquí va.

Estoy tratando de entender el circuito de antena del diseño de referencia de 430 MHz para el transceptor IC CC1125 de TI. El circuito de la antena se encuentra en la parte inferior derecha de este esquema . Aquí hay un enlace a la hoja de datos para el dispositivo.

Traté de simular el comportamiento del circuito en modo de recepción (TRX flotante, en modo de transmisión está conectado a tierra para proteger al receptor). Supuse que el PA sería efectivamente un corto a tierra en el modo de transmisión. Aquí está el esquema que estoy usando en LTSpice. La fuente tiene una resistencia en serie de 50 ohmios y está ajustada a 1 V CA.

esquema simulado

El voltaje de salida es el voltaje a través de L5. Estos son los resultados del barrido de CA:

resultados de barrido

Tengo una solicitud secundaria antes de mi pregunta principal. Agradecería ayuda para entender la función del circuito. Entiendo el funcionamiento general del balun en la parte superior izquierda, pero no entiendo el propósito de L5. Corta los pines de recepción juntos en DC, pero parece que interferiría seriamente con la operación del balun sintonizado. Supongo que el filtro de paso bajo está destinado a eliminar los armónicos. ¿Cuál es el propósito de los elementos de la serie LC que conectan el filtro de paso bajo al balun? ¿Cuál es el propósito de la estructura LC paralela que se conecta al pin Tx? Esta es mi pregunta principal:

¿Cómo es posible que cualquier voltaje en el circuito simulado sea mayor que la entrada?

¿No debería el voltaje de salida tener un límite estricto de 0 dB (o incluso -6 dB con una resistencia en serie en la fuente)?

La ganancia de voltaje no es lo mismo que la ganancia de potencia.
Gracias, la ganancia de potencia debería ser el doble de la ganancia de voltaje, ¿verdad?
La ganancia de potencia es el cuadrado de la ganancia de voltaje, si las impedancias de entrada y de carga coinciden . Eso no se aplica en su circuito.
Cuando dice que uno es el doble del otro, probablemente esté pensando en expresar la ganancia en dB. Pero luego, para los circuitos con impedancia de entrada y salida coincidente, debe obtener expresiones numéricas iguales para la ganancia de dB, ya sea que calcule a partir de la ganancia de voltaje o la ganancia de potencia.
Gracias, hice una estupidez en mi pregunta sobre la ganancia de potencia. ¿Cuál debería ser la resistencia en L5 para que el modelo refleje mejor la realidad? Bajo los parámetros de recepción en la hoja de datos, dice que la impedancia de fuente óptima en la banda de 33 MHz es "100 + j60 / 50 + j30". Eso se parece mucho a 2 ohmios para mí. ¿Por qué lo escribieron de esta manera? ¿Debo poner 2 ohmios a través de L5?
¿El propósito de L5 es cancelar una reactancia negativa en el dispositivo? Su impedancia a 433 MHz (quería escribir 433 arriba, no 33) es de aproximadamente 24j.
Espera, creo que lo descubrí. La barra es un o, no una división. L5 proporciona la reactancia de 30 ohmios y la impedancia de la antena proporciona la resistencia de 50 ohmios. ¿Sí?
Excepto que olvidé multiplicar por 2 pi y la reactancia de L5 es en realidad 150 ohmios

Respuestas (1)

¿Cómo es posible que cualquier voltaje en el circuito simulado sea mayor que la entrada?

La ganancia de voltaje no es lo mismo que la ganancia de potencia, y esto es exactamente lo que sucede en la resonancia.

Su circuito tiene una fuente de CA que potencialmente podría agregar energía continuamente al circuito. Pero no tiene elementos con pérdida (resistencias o parásitos resistivos), por lo que no hay dónde quitar la energía del circuito. De hecho, por supuesto, este circuito solo tiene impedancia reactiva, por lo que la fuente nunca entrega energía real.

De hecho, puede hacer que el voltaje en un punto intermedio del circuito llegue al infinito incluso con un circuito mucho más simple:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

En resonancia, la impedancia de entrada de la combinación LC en serie se vuelve cero. Entonces, la corriente entregada por la fuente tiende al infinito. Pero la impedancia a través de C1 no es cero, por lo que el voltaje en el nodo intermedio (donde están conectados L1 y C1) va a − ∞ en resonancia.

Por supuesto, en un circuito real habría alguna pérdida parásita en algún lugar y la fuente de voltaje tampoco podría entregar una corriente infinita, por lo que los voltajes reales seguirían siendo finitos. Pero en la aproximación del circuito ideal, espera la posibilidad de infinitos voltajes (o corrientes) a frecuencias resonantes.

Creo que entiendo lo que está pasando. Los inductores ya tienen una resistencia en serie predeterminada de un mili-ohmio. Simulé el circuito que sugirió con y sin resistencia en serie. Incluso con una resistencia en serie, el voltaje explotó en los elementos reactivos. ¿Significa esto que la carga inductiva del circuito en realidad experimenta los 10 dB de ganancia en el punto de operación de 460 MHz como sugiere la simulación? Intenté simular una carga de 100 kOhm a través de un capacitor en un circuito de tanque en resonancia y experimenté una ganancia en relación con la fuente. ¿Es esta una técnica válida para obtener ganancia de banda estrecha?
Es una forma de producir altos voltajes, pero no hay ganancia de potencia.
La simulación del circuito muestra ganancia con solo componentes pasivos. ¿Por qué?
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