Những hạn chế của bộ chia công suất trong các ứng dụng kết hợp công suất cao có thể được quy cho các yếu tố chính sau:
1. Giới hạn công suất chịu tải của điện trở cách ly (R)
- Chế độ chia công suất:
- Khi được sử dụng như một bộ chia công suất, tín hiệu đầu vào tại IN được chia thành hai tín hiệu cùng tần số, cùng pha tại các điểm AVàB.
- Điện trở cách lyRKhông có sự chênh lệch điện áp, dẫn đến dòng điện bằng không và không có sự tiêu tán năng lượng. Khả năng chịu tải điện năng chỉ được xác định bởi khả năng xử lý điện năng của đường truyền vi dải.
- Chế độ kết hợp:
- Khi được sử dụng như một bộ kết hợp, hai tín hiệu độc lập (từ OUT1VàOUT2) với các tần số hoặc pha khác nhau được áp dụng.
- Sự chênh lệch điện áp phát sinh giữa AVàB, gây ra dòng điện chạy qua RCông suất tiêu tán trongR bằng ½(OUT1 + OUT2)Ví dụ, nếu mỗi đầu vào là 10W,RPhải chịu được công suất ≥10W.
- Tuy nhiên, điện trở cách ly trong các mạch chia công suất tiêu chuẩn thường là một linh kiện công suất thấp với khả năng tản nhiệt không đủ, khiến nó dễ bị hỏng do quá nhiệt trong điều kiện công suất cao.
2. Các ràng buộc về thiết kế kết cấu
- Những hạn chế của đường truyền vi dải:
- Bộ chia công suất thường được thực hiện bằng cách sử dụng các đường vi mạch, có khả năng xử lý công suất hạn chế và khả năng quản lý nhiệt không hiệu quả (ví dụ: kích thước vật lý nhỏ, diện tích tản nhiệt thấp).
- Điện trởR không được thiết kế để tản nhiệt công suất cao, điều này càng hạn chế độ tin cậy trong các ứng dụng mạch ghép.
- Độ nhạy pha/tần số:
- Bất kỳ sự không khớp pha hoặc tần số nào giữa hai tín hiệu đầu vào (thường gặp trong thực tế) đều làm tăng sự tiêu hao năng lượng.R, làm trầm trọng thêm tình trạng căng thẳng nhiệt.
3. Những hạn chế trong các kịch bản đồng tần/đồng pha lý tưởng
- Trường hợp lý thuyết:
- Nếu hai tín hiệu đầu vào hoàn toàn cùng tần số và cùng pha (ví dụ: các bộ khuếch đại được đồng bộ hóa và được điều khiển bởi cùng một tín hiệu),R không tiêu hao năng lượng, và tổng năng lượng được kết hợp tại IN.
- Ví dụ, về mặt lý thuyết, hai đầu vào 50W có thể kết hợp thành 100W.INnếu các đường truyền vi dải có thể chịu được tổng công suất.
- Những thách thức thực tiễn:
- Việc duy trì sự đồng bộ pha hoàn hảo gần như là điều không thể trong các hệ thống thực tế.
- Bộ chia công suất thiếu độ bền vững khi kết hợp công suất cao, vì ngay cả những sai lệch nhỏ cũng có thể gây ra sự cố.Rđể hấp thụ các xung điện đột ngột, dẫn đến hỏng hóc.
4. Ưu điểm vượt trội của các giải pháp thay thế (ví dụ: bộ ghép lai 3dB)
- Bộ ghép lai 3dB:
- Sử dụng cấu trúc khoang rỗng với các đầu nối tải công suất cao bên ngoài, cho phép tản nhiệt hiệu quả và khả năng xử lý công suất cao (ví dụ: 100W trở lên).
- Cung cấp khả năng cách ly vốn có giữa các cổng và chịu được sự không khớp pha/tần số. Nguồn điện không khớp được chuyển hướng an toàn đến tải ngoài thay vì làm hỏng các linh kiện bên trong.
- Tính linh hoạt trong thiết kế:
- Các thiết kế dựa trên khoang cộng hưởng cho phép quản lý nhiệt linh hoạt và hiệu năng mạnh mẽ trong các ứng dụng công suất cao, khác với các bộ chia công suất dựa trên vi dải.
Phần kết luận
Mạch chia công suất không phù hợp cho việc kết hợp tín hiệu công suất cao do khả năng chịu tải công suất hạn chế của điện trở cách ly, thiết kế tản nhiệt không đầy đủ và độ nhạy cảm với sự không khớp pha/tần số. Ngay cả trong các trường hợp đồng pha lý tưởng, các hạn chế về cấu trúc và độ tin cậy cũng khiến chúng không thực tế. Đối với việc kết hợp tín hiệu công suất cao, các thiết bị chuyên dụng như...Bộ ghép lai 3dBCác loại này được ưa chuộng hơn vì mang lại hiệu suất tản nhiệt vượt trội, khả năng chịu đựng sự không tương thích và tương thích với các thiết kế công suất cao dựa trên khoang cộng hưởng.
Concept cung cấp đầy đủ các linh kiện vi sóng thụ động cho các ứng dụng quân sự, hàng không vũ trụ, tác chiến điện tử, truyền thông vệ tinh, truyền thông đường trục: bộ chia công suất, bộ ghép định hướng, bộ lọc, bộ ghép kênh song công, cũng như các linh kiện PIM thấp lên đến 50GHz, với chất lượng tốt và giá cả cạnh tranh.
Chào mừng bạn đến với trang web của chúng tôi:www.concept-mw.comhoặc liên hệ với chúng tôi quasales@concept-mw.com
Thời gian đăng bài: 29/04/2025