LCフィルターの消費電力

質問

現在LCのバンドパスフィルターを製作しているのですが、一つ疑問に思ったことがあります。

仮に出力インピーダンス50Ωの交流電源から入出力インピーダンス50Ωのフィルターを通して、50Ωの負荷につながっている場合、電源の出力電圧を5Vrmsとすると消費される電力はフィルターで0.5W、負荷で0.5Wの合計1Wとなるのでしょうか？

自分でも分かりにくい質問ですが、要は入出力インピーダンスが50Ωの場合、LCフィルターを50Ω負荷として考えて消費電力を計算して良いのかが知りたいです。（これでも分かりにくい質問なのですが・・・）

回答No.3

noname#101087 · ベストアンサー

#1 のコメントは、重要な条件を忍び込ませましたが、かなりトリッキーでした。
下記引用の設問へ補足して、トリックの緩和を試みましょう。

>.... 入出力インピーダンスが50Ωの場合、LCフィルターを50Ω負荷として考えて消費電力を計算して良いのか .....

LCフィルタの挿入損失が 0dB の周波数でのみ、YES 。(インピーダンス整合状態)
この場合、前コメントのとおり、フィルタへ入力した (実効電力)がすべて負荷(50Ω)へ伝送される。
(つまり LCフィルタでは実効電力を消費しない)

それ以外の周波数では、フィルターの入力インピーダンスが 50Ω からずれる。(インピーダンス不整合状態)
この場合、設問への答えは NO 。
実効電力は電源側へ「反射」され、フィルタ損失の増大として観測される。

お礼

詳しい回答ありがとうございます。
すごく解り易い回答でした。
ありがとうございました。

回答No.2

printempsk

LCバンドパスフィルタが理想的であり損失（抵抗）を考慮しないのであればそこでの電力消費はありません。負荷ではその電源が取り出しうる最大電力0.5Wが消費されます。その場合は電源の出力インピーダンス50Ωでも等しい電力が消費されます。
考え方としては「出力電圧5Vrms」が50Ω整合時の負荷にかかる電圧だとすると50Ωに5Vrmsがかかるので0.5Wの電力が負荷で消費されます。これはフィルタがある場合でもない場合でも50Ω整合とれているすべての場合です。今回はLCフィルタでの損失を考えていないので負荷でその電力がすべて消費されます。

お礼

回答ありがとうございました。
やはり理想的なフィルタでは電力消費は0なのですね。

回答No.1

noname#101087

>出力インピーダンス50Ωの交流電源から入出力インピーダンス50Ωのフィルターを通して、50Ωの負荷につながっている場合、電源の出力電圧を5Vrmsとすると消費される電力はフィルターで0.5W、負荷で0.5Wの合計1Wとなるのでしょうか？

「電源の出力電圧 5Vrms」とは、フィルタを介さず交流電源に50Ωの負荷を接続した場合の負荷電圧だとします。
そのあとフィルタをつなぎ、やはりフィルタ入力端電圧が 5Vrms だとします。(整合がとれているという仮定)
フィルタ内での電力損失が無視できるならば、消費される電力は
　　フィルターで0W、負荷で 0.5W の合計 0.5W
だと思います。
(この数値例の交流電源から負荷へ取り出し得る最大電力です)

お礼

回答ありがとうございました。
理想的なフィルタだと損失は0なのですね。
勉強になりました。