Leistungsaufnahme von 1.8-GHz-Verstärkern: ein Faktencheck
In diesem Artikel nennen wir Fakten für Kabelnetzbetreiber, die vielleicht schon einmal "Anekdoten" über den Stromverbrauch von 1.8-GHz-Verstärkern gehört haben.
Wir haben mehrere 1.0 GHz und 1.2 GHz Legacy-Verstärker gemessen, um sie mit unseren neuen 1.8 GHz-Verstärkern zu vergleichen. Aus den gemessenen Verstärkern haben wir zwei Line Extender und zwei Systemverstärker tabellarisch zusammengestellt, die vorhandene Legacy-Verstärker sehr gut repräsentieren. Der Stromverbrauch der 1.0 GHz und 1.2 GHz Verstärkergenerationen ist mit dem der neuen 1.8 GHz Verstärker vergleichbar, zumindest wenn der 1.8 GHz Verstärker mit voller Leistung betrieben wird und nur die Wirkleistung berücksichtigt wird. Dies wird in gezeigt Tabelle 1.
Die Ergebnisse können jedoch irreführend sein, da die Tabelle die Nutzleistung (auch Wirkleistung [W] genannt) und nicht die Gesamtleistung (auch Scheinleistung [VA] genannt) zeigt. Die Gesamtleistung ist interessant, weil die Stromrechnungen darauf basieren und die Netzstromversorgungen diese in das Netz einspeisen müssen. Wir brauchen Tabelle 2 um den Unterschied zu sehen. Es zeigt den Vergleich von zwei Line Extendern, wobei der Legacy-Verstärker (Anbieter A) keine Leistungsfaktorkorrektur (PFC) enthält, während der Teleste Der 1.8-GHz-Verstärker verfügt über natives PFC.
Die Differenz zwischen der Gesamtleistung und der Nutzleistung wird als Blindleistung bezeichnet. Die Blindleistung erzeugt ein magnetisches Feld, das von induktiven Lasten benötigt wird. Das Verhältnis zwischen der Nutzleistung und der Gesamtleistung wird als Leistungsfaktor bezeichnet. Wenn der Leistungsfaktor eins ist, ist die Stromaufnahme aus einer Netzstromversorgung ideal. Wenn der Leistungsfaktor 0.8 beträgt, ziehen Verstärker mehr Strom, als sie tatsächlich verbrauchen. Aber ist dieser höhere Strom ein echtes oder eingebildetes Problem? Das Problem ist real, da der höhere Strom mehr von Netzstromversorgungen verlangt und höhere Verluste in Koaxialkabeln und anderen Lasten mit Widerstand, wie z. B. passiven Bauteilen, verursacht. Die Abbildungen 1 und 2 veranschaulichen, was dies in der Praxis bedeutet. Figure 1 zeigt drei kaskadierte 1.0-GHz-Systemverstärker ohne PFC. Die Verstärker verbrauchen 60 W, aber ihre Gesamtleistung beträgt 75 VA pro Verstärker.
Figure 2 zeigt drei kaskadierte 1.8-GHz-Systemverstärker mit PFC. Während die Nutzleistung der Verstärker in beiden Abbildungen gleich ist, ziehen Verstärker ohne PFC mehr Strom aus der Netzwerkstromversorgung. Dieser höhere Strom führt zu einem höheren Leistungsverlust in den Koaxialkabeln. Der Unterschied von 30 W ist real und die bestehenden Kabelnetze, die mit herkömmlichen Verstärkern (ohne PFC) ausgestattet sind, tolerieren dies bereits heute. Also die gute Nachricht: Bei der Modernisierung bestehender Kabelnetze kommt es durch neue 1.8 GHz Verstärker (mit PFC) nicht zu Investitionswellen durch neue NetzstromversorgungenStattdessen kann die eingesparte Energie zur Versorgung zusätzlicher Zusatzverstärker verwendet werden, wenn die Entfernung zwischen den Hochleistungsverstärkerstationen besonders groß ist.
Nach der Diskussion der Leistungsverluste in Koaxialkabeln und der Vorteile von PFC fragen sich einige aufmerksame Leser vielleicht, ob wir die Einsparungen in Tabelle 3? Ja, aber nur bis zu einem gewissen Grad. Es ist jedoch nicht möglich, 381 W (225 VA + 156 W) mit 306 W (180 VA + 126 W) direkt zu vergleichen und zu sagen, dass PFC 75 W spart, und zwar aus zwei Hauptgründen, die über den Rahmen dieses Artikels hinausgehen. Erstens wirkt in realen Netzwerken das Netzwerk selbst, selbst ohne PFC-Verstärker, aufgrund der darin enthaltenen Elemente wie ein schlechter PFC. Zweitens widerspricht die Summierung von Nutzleistung (W) und Gesamtleistung (VA), ohne auf den Cosinus ø zurückzukommen, den Gesetzen der Physik.
Die Berechnung könnte für beide Verstärkerkaskaden durchgeführt werden, aber eine Verallgemeinerung der berechneten Ergebnisse auf andere Fälle würde zu falschen Schlussfolgerungen führen. Stattdessen können einige Faustregeln auf Grundlage realer Messungen angeboten werden. Der Vorteil von PFC in Verstärkern liegt in einem um 5 % bis 20 % geringeren Stromverbrauch. Die Kabellänge, die Anzahl der Verstärker, die Qualität der Netzwerkstromversorgung und ob es sich um Nutz- oder Gesamtleistung handelt, wirken sich auf die Größenordnung aus. Während die Kabelindustrie seit jeher über den Stromverbrauch diskutiert, möchten wir VAs bei der Modernisierung von 1.8-GHz-Netzen auf ein Podest stellen. Reine Wattangaben können zu falschen Schlussfolgerungen führen.
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