Любой генератор отдает максимальную мощность в нагрузку при выполнении определенного условия. Из курса электротехники известно, что генератор с ЭДС  и внутренним сопротивлением ; при  и  отдает в нагрузку максимальную мощность, равную , при  (рис. 3). Мощность  называется номинальной мощностью генератора.

В ВЧ генераторах оба параметра (  и ), зависящие от многих факторов, не являются постоянными величинами, и поэтому здесь условие получения максимальной мощности, передаваемой генератором в нагрузку, усложняется и вытекает из понятия «динамическая характеристика генератора по 1-й гармонике сигнала».

Рис. 3 – Определение номинальной мощности генератора.

Пусть в результате эксперимента или расчета найдены зависимости для функций напряжения  и тока , на выходе электронного прибора. Пример графиков таких функций приведен на рис. 4, а, б.

Из двух данных зависимостей, исключив время t, можно получить третью , называемую динамической характеристикой ВЧ генератора для мгновенных значений тока и напряжения (рис. 4, в).

Рис. 4 – Динамическая характеристика ВЧ генератора для мгновенных значений тока и напряжения

Разложив в ряд Фурье семейство функций  и , определим первые гармоники тока  и напряжения . Зависимость  называется динамической характеристикой по 1-й гармонике сигнала. Пример такой характеристики приведен на рис. 4, г.

С ее помощью определим условия передачи максимальной мощности от генератора в нагрузку. Функция  является нелинейной, зависящей от частоты и мощности входного сигнала и напряжения питания. Зафиксируем данные параметры и запишем для мощности, передаваемой генератором в нагрузку:

,                                 (4)

где  - динамическая характеристика ВЧ генератора по 1-й гармонике сигнала (см. рис. 4, г);  - фазовый угол между векторами тока  и напряжения .

Найдем частную производную функции (4) и приравняем ее к нулю для определения экстремума функции:

,                   (5)

Из уравнения (5) при  получим

.                                              (6)

На графике функции  (см. рис. 4 ,г ) условию (6) передачи максимальной мощности от генератора в нагрузку соответствует точка А, режиму короткого замыкания – точка В, холостого хода – точка С. Раскроем физическое содержание выражения (6). Под отношением

следует понимать модуль внутренней дифференциальной проводимости по 1-й гармонике сигнала эквивалентного генератора. Ее равенство проводимости нагрузки и есть условие передачи максимальной мощности (6), которое можно представить в виде

,

где  - проводимость нагрузки, подключенной к выходу электронного прибора, на частоте 1-й гармоники сигнала.

Точку А на динамической характеристике (см. рис. 4, г) можно найти графическим путем как точку пересечения двух графиков согласно (6). Для этого необходимо в n-точках динамической характеристики определить значения ее координат  и и производную  как тангенс угла касательной в этой точке. Далее согласно (6) построить два графика:

.

Точка пересечения данных графиков определяет условия получения максимальной мощности  отдаваемой ВЧ генератором в нагрузку. Чтобы убедиться в этом, следует построить график зависимости . Пример таких построений приведен на рис. 5. На рисунке показаны зависимости  (см. рис. 5, а),  и  (см. рис. 5, б),  (см. рис. 5, в).

Рис. 5 – Условие получения максимальной мощности, отдаваемой генератором по 1-й гармонике сигнала.