Waarom vermogensverdelers niet als hoogvermogenscombiners kunnen worden gebruikt

De beperkingen van vermogensverdelers bij toepassingen met hoog vermogen kunnen worden toegeschreven aan de volgende belangrijke factoren:

‌1. Vermogensbeperkingen van de isolatieweerstand (R)‌

• ‌Vermogensverdelermodus‌:
• Bij gebruik als vermogensverdeler is het ingangssignaal bij ‌INwordt opgesplitst in twee signalen met dezelfde frequentie en fase op puntenAEnB‌.
• De isolatieweerstandREr is geen spanningsverschil, waardoor er geen stroom vloeit en er geen vermogensdissipatie plaatsvindt. Het vermogen wordt uitsluitend bepaald door het vermogen dat de microstrip-lijn kan verwerken.
• ‌Combineermodus‌:
• Bij gebruik als combiner worden twee onafhankelijke signalen (van ‌UIT1EnUIT2‌) met verschillende frequenties of fasen worden toegepast.
• Er ontstaat een spanningsverschil tussen ‌AEnBwaardoor er stroom doorheen vloeitRHet vermogen dat in ... wordt gedissipeerdRis gelijk aan½(OUT1 + OUT2)Bijvoorbeeld, als elk ingangsvermogen 10W is,Rmoet een vermogen van ≥10W kunnen weerstaan.
• De isolatieweerstand in standaard vermogensverdelers is echter doorgaans een component met een laag vermogen en onvoldoende warmteafvoer, waardoor deze gevoelig is voor thermische defecten bij hoge vermogens.

‌2. Structurele ontwerpbeperkingen‌

• ‌Beperkingen van microstrip-lijnen‌:
• Vermogensverdelers worden vaak geïmplementeerd met behulp van microstrip-lijnen, die een beperkte vermogenscapaciteit en onvoldoende thermisch beheer hebben (bijvoorbeeld kleine fysieke afmetingen, klein warmteafvoeroppervlak).
• De weerstandRis niet ontworpen voor hoge vermogensdissipatie, wat de betrouwbaarheid in combiner-toepassingen verder beperkt.
• ‌Fase-/frequentiegevoeligheid‌:
• Elke fase- of frequentieafwijking tussen de twee ingangssignalen (wat vaak voorkomt in de praktijk) verhoogt het stroomverbruik.Rwaardoor de thermische stress verergert.

‌3. Beperkingen in ideale co-frequentie/co-fase scenario's‌

• ‌Theoretisch geval‌:
• Als twee ingangen perfect dezelfde frequentie en fase hebben (bijvoorbeeld gesynchroniseerde versterkers die door hetzelfde signaal worden aangestuurd), ‌Rverspilt geen vermogen, en het totale vermogen wordt gecombineerd bij ‌IN‌.
• Twee ingangen van 50W zouden bijvoorbeeld theoretisch samen 100W kunnen leveren.INals de microstrip-lijnen het totale vermogen aankunnen.
• ‌Praktische uitdagingen‌:
• Perfecte fase-uitlijning is in de praktijk vrijwel onmogelijk te handhaven.
• Vermogensverdelers zijn niet robuust genoeg voor het combineren van hoge vermogens, omdat zelfs kleine afwijkingen al problemen kunnen veroorzaken.Rom onverwachte stroompieken op te vangen, die tot uitval kunnen leiden.

‌4. Voordeel van alternatieve oplossingen (bijv. 3dB hybride koppelaars)‌

• ‌3dB hybride koppelingen‌:
• Gebruik holle structuren met externe aansluitingen voor hoge vermogensbelastingen, waardoor efficiënte warmteafvoer en een hoog vermogen (bijv. 100W+) mogelijk zijn.
• Zorg voor inherente isolatie tussen poorten en verdraag fase-/frequentieverschillen. Niet-overeenkomende stroom wordt veilig naar de externe belasting omgeleid in plaats van interne componenten te beschadigen.
• ‌Ontwerpflexibiliteit‌:
• Ontwerpen met holtes maken schaalbaar thermisch beheer en robuuste prestaties mogelijk in toepassingen met hoog vermogen, in tegenstelling tot vermogensverdelers op basis van microstrips.

‌Conclusie‌

Vermogensverdelers zijn ongeschikt voor het combineren van hoge vermogens vanwege het beperkte vermogen dat de isolatieweerstand kan verwerken, het ontoereikende thermische ontwerp en de gevoeligheid voor fase-/frequentieverschillen. Zelfs in ideale co-fase scenario's maken structurele en betrouwbaarheidsbeperkingen ze onpraktisch. Voor het combineren van signalen met hoog vermogen zijn speciale apparaten zoals ‌3dB hybride koppelingenhebben de voorkeur, omdat ze superieure thermische prestaties, tolerantie voor afwijkingen en compatibiliteit met op holtes gebaseerde hoogvermogenontwerpen bieden.

Concept biedt een compleet assortiment passieve microgolfcomponenten voor militaire, ruimtevaart-, elektronische tegenmaatregelen-, satellietcommunicatie- en trunkingcommunicatietoepassingen: vermogensverdelers, richtingskoppelaars, filters, duplexers, evenals LOW PIM-componenten tot 50 GHz, met een goede kwaliteit en concurrerende prijzen.

Welkom op onze website:www.concept-mw.comof neem contact met ons op viasales@concept-mw.com