home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Antennas / Antennas_CD-ROM_Walnut_Creek_September_1996.iso / articles / match / match.txt < prev   
Text File  |  1996-06-30  |  4KB  |  82 lines

  1.  
  2. R. P. HAVILAND
  3. 1035 Green Acres Circle North
  4. Daytona Beach, FL 32119
  5.  
  6.  
  7. Notes on the Conjugate Match
  8.  
  9. There has been discussion recently, (1,2, and elsewhere), about
  10. the validity of the conjugate match theoren as applied to RF
  11. amplifiers. Neither position in the referenced material is wrong,
  12. but the discussions relate to two different matters.
  13.  
  14. Consider a system of two black boxes, one a transmitter, the
  15. other an antenna, connected by a very short 50 ohm coax. The
  16. antenna is designed to produce 50 ohms at band center, and the
  17. transmiter is designed for connection to a 50 ohm load.
  18.  
  19. At the lower band edge the antenna impedance ZL looks like, say,
  20. 45-j30 ohms, and at the upper edge 55+j30 ohms. At band center,
  21. design conditions exist, and the transmitter is operating as
  22. designed. However, away from this point, the residual reactance
  23. takes the final away from resonance, dropping output and causing
  24. distortion and even final tube damage.
  25.  
  26. A way of compensating for this is to adjust the transmitter PI
  27. network output capacitor to cancel the antenna reactance. This
  28. adds 30 ohms reactance at the lower edge, and removes 30 ohms at
  29. the upper. Resonance is now obtained by adjusting the PI network
  30. input capacitor (frequency change also detunes the PI network).
  31. However, the transmitter is not exactly loaded to specification,
  32. seeing 45 ohms at the low end and 55 at the upper. Its
  33. performance is a little below maximum, but not by a serious
  34. amount. It could be restored to full performance by introducing
  35. another black box, a transmatch. In essence, this takes out the
  36. reactance, and provides a adjustable transformer to bring its
  37. input to 50 ohms. The transmitter can always see its design load.
  38.  
  39. Note that the reactance correction was produced in all cases by
  40. introducing a reactance of opposite sign, the conjugate of the
  41. load reactance. This is conjugate matching, as described in
  42. detail by Maxwell (1).
  43.  
  44. Now, within the transmitter, move to the connection between the
  45. PI network and the output stage of the amplifier, tube or
  46. transistor. The PI network is a impedance transformer, presenting
  47. a resistive load RL to the output stage. The magnitude of this
  48. load was established by the designer, when he chose circuit
  49. values.
  50.  
  51. Bruene (2), makes the point that this load is not equal to to the
  52. output resistance RS of the output stage, and shows some measured
  53. values. It is true that these two resistances do not have to be
  54. equal, but this is designers choice. If he is using a pair of
  55. 6146 tubes, it is likely that he designed for essentially maximum
  56. output, and the PI network imput impedance will be very nearly
  57. equal to the final stage output impedance, the maximum output
  58. condition. But if he is using a pair of 4CX1000s, designing for
  59. maximum tube life and minimum distortion at legal limit output,
  60. it is likely that he intentionally used load mismatch conditions,
  61. since he did not need maximum attainable output.
  62.  
  63. Bruene takes the position that conjugate match does not exist
  64. unless ZL is transformed to RL equals RS, in other words, on the
  65. simultaneous condition of reactance cancellation and attainment
  66. of maximum output. In this he follows some (but only some) of RF
  67. text and reference books. Others define conjugate match on the
  68. basis of reactance cancellation alone, and separately state the
  69. maximum output condition.
  70.  
  71. Transmitters do not have to be designed for maximum output. But
  72. securing design operating conditions in all transmitters I have
  73. seen does require reactance cancellation. My view is that it is
  74. not only proper but also necessary to separate the two criteria.
  75.  
  76. I recommend that this be adopted as the amateur standard
  77. definition.
  78.  
  79. (1) M. Walter Maxwell, Reflections, ARRL, Newington, 1990
  80.  
  81. (2) Warren Breune, RF Power Amplifiers and the Conjugate Match,
  82. QST, v LXXV n 11, November, 1991