Ganancia de potencia

En ingeniería eléctrica , la ganancia de potencia de una red eléctrica es la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada. A diferencia de otras ganancias de señal , como la ganancia de tensión y de corriente , la "ganancia de potencia" puede ser ambigua, ya que el significado de los términos "potencia de entrada" y "potencia de salida" no siempre es claro. Tres ganancias de potencia importantes son la ganancia de potencia de funcionamiento , la ganancia de potencia del transductor y la ganancia de potencia disponible . Tenga en cuenta que todas estas definiciones de ganancias de potencia emplean el uso de cantidades de potencia promedio (en lugar de instantáneas) y, por lo tanto, el término "promedio" a menudo se suprime, lo que puede resultar confuso en ocasiones.

Ganancia de potencia operativa

La ganancia de potencia operativa de una red de dos puertos , $G P$ , se define como:

G_{P}={\frac {P_{\mathrm {L}}}{P_{\mathrm {I}}}

dónde

$P L$ es la potencia máxima promediada en el tiempo entregada a la carga , donde la maximización es sobre la impedancia de carga , es decir, deseamos la impedancia de carga que maximice la potencia promediada en el tiempo entregada a la carga.
$P I$ es la potencia de entrada promediada en el tiempo a la red.

Si la potencia de entrada promediada en el tiempo depende de la impedancia de carga, se debe tomar el máximo de la relación, no solo el máximo del numerador.

Ganancia de potencia del transductor

La ganancia de potencia del transductor de una red de dos puertos, $G T$ , se define como:

$G_{T}={\frac {P_{\mathrm {L}}}{P_{\mathrm {S\max}}}}$

dónde

$P L$ es la potencia media entregada a la carga
$P S max$ es la potencia media máxima disponible en la fuente

En términos de parámetros y, esta definición se puede utilizar para derivar:

G_{T}={\frac {4|y_{21}|^{2}\Re {(Y_{\mathrm {L} })}\Re {(Y_{\mathrm {S} }) }}{{\bigl |}(y_{11}+Y_{\mathrm {S} })(y_{22}+Y_{\mathrm {L} })-y_{12}y_{21}{\bigr |}^{2}}}

dónde

$Y L$ es la admitancia de carga
$Y S$ es la entrada de la fuente

Este resultado se puede generalizar a los parámetros z, h, g e y como:

G_{T}={\frac {4|k_{21}|^{2}\Re {(M_{\mathrm {L} })}\Re {(M_{\mathrm {S} })}}{{\bigl |}(k_{11}+M_{\mathrm {S} })(k_{22}+M_{\mathrm {L} })-k_{12}k_{21}{\bigr |}^{2}}}

dónde

$k xx$ es un parámetro az, h, g o y
$M L$ es el valor de carga en el conjunto de parámetros correspondiente
$M S$ es el valor de la fuente en el conjunto de parámetros correspondiente

$P S max$ solo se puede obtener de la fuente cuando la impedancia de carga conectada a ella (es decir, la impedancia de entrada equivalente de la red de dos puertos) es el conjugado complejo de la impedancia de la fuente, una consecuencia del teorema de máxima potencia .

Ganancia de potencia disponible

La ganancia de potencia disponible de una red de dos puertos, $G A$ , se define como:

$G_{A}={\frac {P_{\mathrm {L\max}}}{P_{\mathrm {S\max}}}}$

dónde

$P L max$ es la potencia media máxima disponible en la carga
$P S max$ es la potencia máxima disponible de la fuente

De manera similar, $P L max$ solo puede obtenerse cuando la impedancia de carga es el conjugado complejo de la impedancia de salida de la red.

Referencias

Notas de clase sobre la ganancia de potencia de dos puertos