Почему делители мощности нельзя использовать в качестве мощных сумматоров

Ограничения делителей мощности в приложениях с высокой мощностью можно объяснить следующими ключевыми факторами:

‌1. Ограничения по мощности изолирующего резистора (R)‌

• ‌Режим делителя мощности‌:
• При использовании в качестве делителя мощности входной сигнал на ‌IN‌ разделяется на два синфазных сигнала с одинаковой частотой в точках ‌AиB‌.
• Изолирующий резистор ‌R‌ не испытывает разницы напряжений, что приводит к нулевому току и отсутствию рассеивания мощности. Мощность определяется исключительно способностью микрополосковой линии пропускать мощность.
• ‌Режим комбинирования‌:
• При использовании в качестве объединителя два независимых сигнала (от ‌ВЫХ1иАУТ2‌) с разными частотами или фазами.
• Возникает разность напряжений между ‌AиB‌, вызывая протекание тока через ‌R‌. Мощность, рассеиваемая в ‌R‌ равно ‌½(ВЫХ1 + ВЫХ2)‌. Например, если каждый вход имеет мощность 10 Вт, ‌R‌должен выдерживать ≥10 Вт.
• Однако изолирующий резистор в стандартных делителях мощности обычно является маломощным компонентом с недостаточным рассеиванием тепла, что делает его подверженным тепловому отказу в условиях высокой мощности.

‌2. Ограничения конструкции‌

• ‌Ограничения микрополосковой линии‌:
• Делители мощности часто реализуются с использованием микрополосковых линий, которые имеют ограниченную мощность и недостаточный терморегулирование (например, небольшой физический размер, малая площадь рассеивания тепла).
• Резистор ‌R‌не рассчитан на рассеивание большой мощности, что еще больше ограничивает надежность в приложениях сумматора.
• ‌Фазо/частотная чувствительность‌:
• Любое несоответствие фазы или частоты между двумя входными сигналами (обычное явление в реальных сценариях) увеличивает рассеивание мощности в ‌R‌, усугубляя термический стресс.

‌3. Ограничения в идеальных сценариях совпадающих частот и фаз‌

• ‌Теоретический случай‌:
• Если два входа имеют идеально совпадающую частоту и фазу (например, синхронизированные усилители, работающие от одного и того же сигнала), ‌R‌ не рассеивает мощность, а общая мощность объединяется в ‌IN‌.
• Например, два входа по 50 Вт теоретически могут объединиться в 100 Вт при ‌IN‌ если микрополосковые линии могут выдержать общую мощность.
• ‌Практические задачи‌:
• В реальных системах практически невозможно поддерживать идеальное фазовое выравнивание.
• Делители мощности не обладают достаточной надежностью для объединения больших мощностей, поскольку даже незначительные несоответствия могут привести к ‌R‌для поглощения неожиданных скачков напряжения, приводящих к выходу из строя.

‌4. Превосходство альтернативных решений (например, гибридные ответвители 3 дБ)‌

• ‌Гибридные ответвители 3 дБ‌:
• Используйте полые конструкции с внешними мощностными нагрузками, обеспечивающими эффективное рассеивание тепла и высокую мощность (например, 100 Вт+).
• Обеспечивает внутреннюю изоляцию между портами и допускает несоответствия фазы/частоты. Несоответствующая мощность безопасно перенаправляется на внешнюю нагрузку, не повреждая внутренние компоненты.
• ‌Гибкость дизайна‌:
• Конструкции на основе полостей обеспечивают масштабируемое управление температурой и надежную работу в приложениях с высокой мощностью, в отличие от делителей мощности на основе микрополосковых схем.

‌Заключение‌

Делители мощности не подходят для объединения сигналов большой мощности из-за ограниченной мощности разделительного резистора, неадекватной тепловой конструкции и чувствительности к несоответствиям фазы/частоты. Даже в идеальных сценариях синфазности структурные и надежные ограничения делают их непрактичными. Для объединения сигналов большой мощности специальные устройства, такие как ‌Гибридные ответвители 3 дБ‌являются предпочтительными, поскольку обеспечивают превосходные тепловые характеристики, устойчивость к несоответствиям и совместимость с конструкциями высокой мощности на основе резонаторов.

Компания Concept предлагает полный спектр пассивных микроволновых компонентов для военных, аэрокосмических, радиоэлектронных средств противодействия, спутниковой связи, транкинговой связи: делители мощности, направленные ответвители, фильтры, дуплексеры, а также компоненты с низким уровнем ПИМ до 50 ГГц, отличающиеся хорошим качеством и конкурентоспособными ценами.

Добро пожаловать на наш сайт:www.concept-mw.comили свяжитесь с нами по адресуsales@concept-mw.com