Những hạn chế của bộ chia công suất trong các ứng dụng kết hợp công suất cao có thể là do các yếu tố chính sau:
1. Giới hạn xử lý công suất 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 đồng tần, đồng pha tại các điểm AVàB
- Điện trở cách lyR không có chênh lệch điện áp, dẫn đến dòng điện bằng không và không tiêu tán công suất. Công suất được xác định hoàn toàn bởi khả năng xử lý công suất của đường dây vi dải.
- Chế độ kết hợp:
- Khi được sử dụng như một bộ kết hợp, hai tín hiệu độc lập (từ RA1VàRA2) với các tần số hoặc pha khác nhau được áp dụng.
- Một sự chênh lệch điện áp phát sinh giữa AVàB, gây ra dòng điện chạy qua R. Công suất tiêu tán trong R bằng ½(OUT1 + OUT2). Ví dụ, nếu mỗi đầu vào là 10W, R phải chịu được ≥10W.
- Tuy nhiên, điện trở cách ly trong bộ chia công suất tiêu chuẩn thường là linh kiện công suất thấp, tản nhiệt không đủ, khiến nó dễ bị hỏng do nhiệt trong điều kiện công suất cao.
2. Ràng buộc thiết kế kết cấu
- Giới hạn của đường dây vi dải:
- Bộ chia công suất thường được triển khai bằng cách sử dụng đường dây vi mạch, có khả năng xử lý công suất hạn chế và khả năng quản lý nhiệt không đủ (ví dụ: kích thước vật lý nhỏ, diện tích tản nhiệt thấp).
- Điện trở R không được thiết kế để tản nhiệt công suất lớn, làm hạn chế thêm độ tin cậy trong các ứng dụng kết hợp.
- Độ nhạy pha/tần số:
- Bất kỳ sự không khớp pha hoặc tần số nào giữa hai tín hiệu đầu vào (thường gặp trong các tình huống thực tế) đều làm tăng tiêu tán công suất trongR, làm trầm trọng thêm căng thẳng nhiệt.
3. Những hạn chế trong các kịch bản đồng tần số/đồng pha lý tưởng
- Trường hợp lý thuyết:
- Nếu hai đầu vào có cùng tần số và cùng pha hoàn hảo (ví dụ, bộ khuếch đại đồng bộ được điều khiển bởi cùng một tín hiệu), R không tiêu tán 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 ở IN nếu các đường dây vi mạch có thể xử lý được tổng công suất.
- Những thách thức thực tế:
- Việc duy trì sự căn chỉnh pha hoàn hảo gần như không thể thực hiện được trong các hệ thống thực tế.
- Bộ chia công suất thiếu độ bền để kết hợp công suất cao, vì ngay cả những sự không khớp nhỏ cũng có thể gây raR để hấp thụ các đợt tăng điện áp bất ngờ, dẫn đến hỏng hóc.
4. Tính ưu việt của các giải pháp thay thế (ví dụ: Bộ ghép nối lai 3dB)
- Bộ ghép nối lai 3dB:
- Sử dụng cấu trúc khoang với 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+).
- Cung cấp khả năng cách ly cố hữu giữa các cổng và chịu được sự không khớp pha/tần số. Nguồn điện không khớp sẽ được chuyển hướng an toàn đến tải bên ngoài thay vì làm hỏng các linh kiện bên trong.
- Thiết kế linh hoạt:
- Thiết kế dựa trên khoang cho phép quản lý nhiệt có khả năng mở rộng và hiệu suất mạnh mẽ trong các ứng dụng công suất cao, không giống như bộ chia công suất dựa trên vi dải.
Phần kết luận
Bộ chia công suất không phù hợp để kết hợp công suất cao do khả năng xử lý công suất hạn chế của điện trở cách ly, thiết kế nhiệt không phù hợp và 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 khiến chúng không thực tế. Đối với việc kết hợp tín hiệu công suất cao, các thiết bị chuyên dụng nhưBộ ghép nối lai 3dB được ưa chuộng vì mang lại hiệu suất nhiệt vượt trội, khả năng chịu được sự không phù hợp và khả năng tương thích với các thiết kế công suất cao dựa trên khoang.
Concept cung cấp đầy đủ các linh kiện vi sóng thụ động cho quân đội, hàng không vũ trụ, biện pháp đối phó điện tử, truyền thông vệ tinh, ứng dụng truyền thông đường trục: bộ chia công suất, bộ ghép hướng, bộ lọc, bộ 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 tạisales@concept-mw.com
Thời gian đăng: 29-04-2025