Почему делители мощности нельзя использовать в качестве мощных сумматоров

Ограничения делителей мощности в приложениях объединения больших мощностей 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 обеспечивает нулевой ток и отсутствие рассеивания мощности. Мощность определяется исключительно пропускной способностью микрополосковой линии.
• ‌Режим комбайнера‌:
• При использовании в качестве объединителя два независимых сигнала (от ‌ВЫХОД1иВЫХОД2‌) с различными 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 склонным к тепловому отказу в условиях высокой мощности.

‌2. Ограничения структурного проектирования‌

• ‌Ограничения микрополосковой линии‌:
• Делители мощности часто реализуются с использованием микрополосковых линий, которые имеют ограниченную мощность передачи и недостаточное тепловое управление (например, небольшой физический размер, низкую площадь рассеивания тепла).
• Резистор ‌R‌не рассчитан на рассеивание большой мощности, что еще больше ограничивает надежность в приложениях сумматора.
• ‌Чувствительность к фазе/частоте‌:
• Любое несоответствие фазы или частоты между двумя входными сигналами (обычное явление в реальных сценариях) увеличивает рассеивание мощности в ‌R‌, что усиливает термический стресс.

‌3. Ограничения в идеальных сценариях синфазности/совпадения частоты‌

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

‌4. Превосходство альтернативных решений (например, гибридных ответвителей 3 дБ)‌

• ‌Гибридные ответвители 3 дБ‌:
• Используйте полостные структуры с внешними выводами мощной нагрузки, обеспечивающими эффективное рассеивание тепла и высокую допустимую мощность (например, 100 Вт+).
• Обеспечивает внутреннюю изоляцию между портами и допускает несоответствие фаз/частот. Несоответствующая мощность безопасно перенаправляется на внешнюю нагрузку, предотвращая повреждение внутренних компонентов.
• ‌Гибкость дизайна‌:
• Конструкции на основе резонаторов обеспечивают масштабируемое управление тепловым режимом и надежную работу в приложениях с высокой мощностью в отличие от микрополосковых делителей мощности.

‌Заключение‌

Делители мощности непригодны для объединения сигналов высокой мощности из-за ограниченной мощности разделительного резистора, неадекватной теплоотдачи и чувствительности к рассогласованию фаз/частот. Даже в идеальных условиях синфазности конструктивные ограничения и ограничения по надёжности делают их непрактичными. Для объединения сигналов высокой мощности используются специализированные устройства, такие как ‌Гибридные ответвители 3 дБ‌являются предпочтительными, поскольку обеспечивают превосходные тепловые характеристики, устойчивость к несоответствиям и совместимость с конструкциями большой мощности на основе резонаторов.

Компания Concept предлагает полный спектр пассивных СВЧ-компонентов для военных, аэрокосмических применений, систем радиоэлектронного 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