可用功率增益英文解釋翻譯、可用功率增益的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【電】 available power gain

分詞翻譯：

可用功率的英語翻譯：

【電】 available power

增益的英語翻譯：

gain; plus
【計】 gain
【化】 gain

專業解析

在電子工程領域，可用功率增益（Available Power Gain）是一個關鍵概念，特指當信號源和負載均處于共轭匹配狀态時，二端口網絡（如放大器）理論上能提供的最大功率增益。其核心意義在于衡量網絡自身将輸入功率轉化為輸出功率的潛力，與外部電路的實際連接方式無關。

一、術語構成與定義解析

漢英對照與字義分解
- 可用（Available）：指在理想匹配條件下可實現的最大理論值（對應英文 available，強調潛在能力）。
- 功率增益（Power Gain）：輸出功率與輸入功率的比值（對應英文 power gain），單位為分貝（dB）。
  綜合定義：當信號源阻抗 (ZS) 與網絡輸入阻抗 (Z{in}) 共轭匹配（(ZS = Z{in}^)），且負載阻抗 (ZL) 與網絡輸出阻抗 (Z{out}) 共轭匹配（(ZL = Z{out}^)）時，網絡能達到的功率增益極限。
數學表達
可用功率增益 (G_A) 的公式為：

$$ GA = frac{|S{21}|}{(1 - |S{11}|)(1 - |S{22}|)} $$

其中 (S{11}) 為輸入反射系數，(S{22}) 為輸出反射系數，(S_{21}) 為前向傳輸系數（散射參數）。

二、與其他增益概念的區别

轉換功率增益（Transducer Power Gain）：實際負載與源阻抗下的增益，受匹配程度影響。
實際功率增益（Operating Power Gain）：僅負載匹配時的增益，與源阻抗無關。
關鍵區别：可用功率增益是理論最優值，而轉換增益是實際工作值，通常 (G_A geq G_T)。

三、工程應用場景

放大器設計
用于評估射頻放大器在最大功率傳輸條件下的性能上限，指導阻抗匹配網絡設計。

噪聲優化
在低噪聲放大器（LNA）中，需權衡可用增益與最小噪聲系數（(F_{min})）的匹配點。

穩定性分析
通過 (G_A) 與穩定系數 (K) 的關系，判斷網絡是否可能自激振蕩（當 (K>1) 時 (G_A) 有物理意義）。

四、權威參考文獻

微波工程經典教材
David M. Pozar, Microwave Engineering（4th ed.），第7章詳細推導二端口網絡增益定義。

IEEE标準定義
IEEE Std 145-2013《射頻與微波标準術語》明确可用功率增益為共轭匹配下的标量量綱。

電路設計指南
Reinhold Ludwig, RF Circuit Design 中分析實際放大器設計時 (G_A) 的優化方法。

公式推導說明：
由信號流圖理論，當 ( GammaS = S{11}^ ) 且 ( GammaL = S{22}^ )（(Gamma) 為反射系數）時，

輸入功率 (P_{in} = frac{|V_S|}{4Z_0}(1 - |Gamma_S|))，

輸出功率 (P_L = frac{|V_S|}{4Z0}|S{21}|)，

代入 (G_A = PL / P{in}) 即得上述表達式。

網絡擴展解釋

“可用功率增益”（Available Power Gain）是射頻放大器設計中的一個重要概念，主要用于描述放大器在特定阻抗匹配條件下的功率放大能力。以下從定義、計算方式及應用場景三方面詳細解釋：

1.定義

可用功率增益指當放大器的輸入端口與信號源阻抗共轭匹配時，輸出端口的可用功率與信號源的最大可用功率之比。其核心是假設信號源與放大器輸入端達到最佳匹配（即無反射），此時放大器能輸出的最大功率與信號源本身可提供的最大功率之比。

2.計算公式

可用功率增益的數學表達式為： $$ GA = frac{P{L,avail}}{P_{S,avail}} $$ 其中：

(P_{L,avail}) 是放大器輸出端口的可用功率；
(P_{S,avail}) 是信號源的最大可用功率（即信號源與負載共轭匹配時的傳輸功率）。

在雙端口網絡模型中，可用功率增益還可通過散射參數（S參數）和阻抗參數推導，具體公式涉及反射系數和阻抗匹配條件。

3.應用場景

射頻電路設計：在無線通信、雷達等系統中，需通過阻抗匹配最大化功率傳輸效率，此時可用功率增益是評估放大器性能的關鍵指标。
低噪聲放大器（LNA）優化：設計LNA時，常優先考慮最小噪聲系數，同時通過調整輸入匹配網絡實現可用功率增益與噪聲性能的平衡。
多級放大器級聯：在級聯設計中，需綜合考慮各級的可用功率增益以确保整體系統的穩定性與效率。

補充說明

與“轉換功率增益”“實際功率增益”等概念不同，可用功率增益強調信號源與放大器輸入端的理想匹配條件，而非實際負載狀态。這一參數在分析放大器理論性能時尤為重要，但實際應用中可能因阻抗失配導緻增益降低。