Ограничения, связанные с использованием разветвителей мощности в системах объединения мощностей, обусловлены следующими ключевыми факторами:
1. Ограничения по мощности разделительного резистора (R)
- Режим делителя мощности:
- При использовании в качестве делителя мощности входной сигнал на INВ определенных точках сигнал разделяется на два сигнала, совпадающих по частоте и фазе.AиB.
- Изолирующий резисторR не испытывает разности напряжений, что приводит к нулевому току и отсутствию рассеивания мощности. Мощность определяется исключительно способностью микрополосковой линии выдерживать большую нагрузку.
- Режим объединения:
- При использовании в качестве сумматора, два независимых сигнала (от OUT1иOUT2Применяются ) с различными частотами или фазами.
- Между возникает разность напряженийAиBвызывая протекание тока черезRМощность рассеялась вRравно½(OUT1 + OUT2)Например, если мощность каждого входного сигнала составляет 10 Вт,R должен выдерживать мощность ≥10 Вт.
- Однако разделительный резистор в стандартных делителях мощности обычно представляет собой маломощный компонент с недостаточным теплоотводом, что делает его склонным к тепловому выходу из строя в условиях высокой мощности.
2. Ограничения при проектировании конструкции
- Ограничения микрополосковых линий:
- В качестве разветвителей мощности часто используются микрополосковые линии, которые обладают ограниченной мощностью и недостаточным теплоотводом (например, малые габариты, малая площадь теплоотвода).
- РезисторRДанная технология не рассчитана на рассеивание большой мощности, что еще больше ограничивает ее надежность в приложениях с суммирующими резисторами.
- Фазовая/частотная чувствительность:
- Любое рассогласование фазы или частоты между двумя входными сигналами (часто встречающееся в реальных условиях) увеличивает рассеиваемую мощность.R, усугубляя термическое напряжение.
3. Ограничения в идеальных сценариях совпадения частот/фаз.
- Теоретический случай:
- Если два входных сигнала имеют идеально совпадающие частоты и фазы (например, синхронизированные усилители, управляемые одним и тем же сигналом),Rне рассеивает мощность, и вся мощность суммируется при .IN.
- Например, теоретически два входных сигнала мощностью 50 Вт могут суммироваться до 100 Вт при INесли микрополосковые линии способны выдержать суммарную мощность.
- Практические проблемы:
- В реальных системах практически невозможно обеспечить идеальное выравнивание фаз.
- Разветвители мощности недостаточно надежны для объединения сигналов высокой мощности, поскольку даже незначительные рассогласования могут вызывать Rдля поглощения неожиданных скачков напряжения, что может привести к сбою.
4. Преимущество альтернативных решений (например, гибридных соединителей 3 дБ)
- 3-дБ гибридные соединители:
- Используйте полостные конструкции с внешними выводами для подключения мощных нагрузок, что обеспечивает эффективное рассеивание тепла и высокую мощность (например, 100 Вт и более).
- Обеспечьте внутреннюю изоляцию между портами и допускайте рассогласование фазы/частоты. Несоответствующая мощность безопасно отводится к внешней нагрузке, а не повреждает внутренние компоненты.
- Гибкость дизайна:
- В отличие от разветвителей мощности на основе микрополосковых линий, конструкции с полостью обеспечивают масштабируемое управление тепловым режимом и надежную работу в мощных приложениях.
Заключение
Делители мощности непригодны для объединения сигналов высокой мощности из-за ограниченной мощности разделительного резистора, недостаточной теплоотдачи и чувствительности к фазовым/частотным рассогласованиям. Даже в идеальных сценариях с совпадающей фазой структурные ограничения и ограничения по надежности делают их непрактичными. Для объединения сигналов высокой мощности используются специализированные устройства, такие как 3-дБ гибридные ответвителиОни предпочтительны, поскольку обеспечивают превосходные тепловые характеристики, устойчивость к несоответствиям и совместимость с высокомощными конструкциями на основе резонаторов.
Компания Concept предлагает полный спектр пассивных микроволновых компонентов для военных, аэрокосмических, радиоэлектронных, спутниковых и транкинговых систем связи: разветвители мощности, направленные ответвители, фильтры, дуплексеры, а также компоненты с низким уровнем интермодуляционных искажений (PIM) до 50 ГГц, отличающиеся высоким качеством и конкурентоспособными ценами.
Добро пожаловать на наш сайт:www.concept-mw.comили свяжитесь с нами по адресуsales@concept-mw.com
Дата публикации: 29 апреля 2025 г.