เหตุใดตัวแบ่งกำลังจึงไม่สามารถใช้เป็นตัวรวมกำลังสูงได้

ข้อจำกัดของตัวแบ่งกำลังในงานรวมสัญญาณกำลังสูงนั้น สามารถอธิบายได้ด้วยปัจจัยหลักดังต่อไปนี้:

1. ข้อจำกัดด้านกำลังไฟฟ้าที่ตัวต้านทานแยกวงจร (R) สามารถรับได้

• โหมดตัวแบ่งกำลัง:
• เมื่อใช้เป็นตัวแบ่งกำลัง สัญญาณอินพุตที่ ‌INถูกแยกออกเป็นสองสัญญาณที่มีความถี่และเฟสเดียวกัน ณ จุดต่างๆAและB.
• ตัวต้านทานแยกส่วนRไม่มีความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้า ส่งผลให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลและไม่มีการสูญเสียพลังงาน ความสามารถในการรับกำลังไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความสามารถในการรับกำลังไฟฟ้าของสายไมโครสตริปเท่านั้น
• โหมดรวม:
• เมื่อใช้เป็นตัวรวมสัญญาณ สัญญาณอิสระสองสัญญาณ (จาก ‌)เอาท์1และเอาท์2‌) โดยใช้ความถี่หรือเฟสที่แตกต่างกัน
• ความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้นระหว่าง ‌AและBทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านRพลังงานที่สูญเสียไปในRเท่ากับ½(OUT1 + OUT2)ตัวอย่างเช่น ถ้าแต่ละอินพุตมีกำลังไฟ 10 วัตต์Rต้องทนกำลังไฟได้ ≥10W
• อย่างไรก็ตาม ตัวต้านทานแยกวงจรในวงจรแบ่งกำลังไฟฟ้ามาตรฐานมักเป็นชิ้นส่วนกำลังต่ำที่มีการระบายความร้อนไม่เพียงพอ ทำให้มีโอกาสเกิดความเสียหายจากความร้อนภายใต้สภาวะกำลังสูง

2. ข้อจำกัดด้านการออกแบบโครงสร้าง

• ข้อจำกัดของสายไมโครสตริป:
• โดยทั่วไปแล้ว ตัวแบ่งกำลังไฟฟ้ามักถูกสร้างขึ้นโดยใช้สายไมโครสตริป ซึ่งมีขีดจำกัดด้านความสามารถในการรับกำลังไฟฟ้าและการจัดการความร้อนที่ไม่เพียงพอ (เช่น ขนาดเล็ก พื้นที่ระบายความร้อนต่ำ)
• ตัวต้านทานRไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรองรับการกระจายพลังงานสูง ซึ่งยิ่งลดความน่าเชื่อถือในการใช้งานตัวรวมสัญญาณลงไปอีก
• ความไวต่อเฟส/ความถี่:
• ความไม่ตรงกันของเฟสหรือความถี่ระหว่างสัญญาณอินพุตทั้งสอง (ซึ่งพบได้ทั่วไปในสถานการณ์จริง) จะทำให้การสูญเสียพลังงานเพิ่มขึ้นในอุปกรณ์Rซึ่งยิ่งทำให้ภาวะเครียดจากความร้อนรุนแรงขึ้น

3. ข้อจำกัดในสถานการณ์ความถี่ร่วม/เฟสร่วมในอุดมคติ

• กรณีศึกษาเชิงทฤษฎี:
• ถ้าสัญญาณอินพุตทั้งสองมีความถี่และเฟสตรงกันอย่างสมบูรณ์ (เช่น แอมพลิฟายเออร์ที่ซิงโครไนซ์กันซึ่งขับเคลื่อนด้วยสัญญาณเดียวกัน)Rไม่สูญเสียพลังงาน และพลังงานทั้งหมดจะถูกรวมเข้าด้วยกันที่IN.
• ตัวอย่างเช่น อินพุต 50W สองตัวสามารถรวมกันได้เป็น 100W ในทางทฤษฎีที่ ‌INหากสายไมโครสตริปสามารถรองรับกำลังไฟฟ้ารวมได้
• ความท้าทายในทางปฏิบัติ:
• การรักษาการจัดเรียงเฟสที่สมบูรณ์แบบในระบบจริงนั้นแทบเป็นไปไม่ได้เลย
• ตัวแบ่งกำลังไฟฟ้าขาดความทนทานสำหรับการรวมกำลังไฟฟ้าสูง เนื่องจากแม้แต่ความไม่ตรงกันเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้เกิดปัญหาได้Rเพื่อรับมือกับกระแสไฟกระชากที่เกิดขึ้นอย่างไม่คาดคิด ซึ่งอาจนำไปสู่ความล้มเหลว

4. ความเหนือกว่าของทางเลือกอื่น (เช่น ตัวเชื่อมต่อไฮบริด 3dB)

• ตัวเชื่อมต่อไฮบริด 3dB:
• ใช้โครงสร้างโพรงที่มีจุดต่อโหลดกำลังสูงภายนอก เพื่อให้สามารถระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพและรองรับกำลังไฟสูง (เช่น 100 วัตต์ขึ้นไป)
• จัดให้มีฉนวนกั้นระหว่างพอร์ตโดยธรรมชาติและทนต่อความไม่ตรงกันของเฟส/ความถี่ พลังงานที่ไม่ตรงกันจะถูกส่งไปยังโหลดภายนอกอย่างปลอดภัย แทนที่จะทำให้ส่วนประกอบภายในเสียหาย
• ความยืดหยุ่นในการออกแบบ:
• การออกแบบโดยใช้โพรงช่วยให้สามารถจัดการความร้อนได้อย่างยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งในแอปพลิเคชันกำลังสูง ซึ่งแตกต่างจากตัวแบ่งกำลังแบบไมโครสตริป

บทสรุป

ตัวแบ่งกำลังไม่เหมาะสำหรับการรวมสัญญาณกำลังสูง เนื่องจากตัวต้านทานแยกมีขีดจำกัดในการรับกำลังไฟฟ้า การออกแบบระบายความร้อนไม่เพียงพอ และมีความไวต่อความไม่ตรงกันของเฟส/ความถี่ แม้ในสถานการณ์ที่เฟสตรงกันอย่างสมบูรณ์แบบ ข้อจำกัดด้านโครงสร้างและความน่าเชื่อถือก็ทำให้ไม่สามารถใช้งานได้จริง สำหรับการรวมสัญญาณกำลังสูง จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์เฉพาะทาง เช่น ‌ตัวเชื่อมต่อไฮบริด 3dBเป็นที่นิยมมากกว่า เนื่องจากมีประสิทธิภาพด้านความร้อนที่เหนือกว่า ทนต่อความไม่ตรงกัน และเข้ากันได้กับการออกแบบกำลังสูงแบบใช้โพรง

Concept นำเสนอชิ้นส่วนไมโครเวฟแบบพาสซีฟครบวงจรสำหรับการใช้งานด้านการทหาร อวกาศ การต่อต้านมาตรการทางอิเล็กทรอนิกส์ การสื่อสารผ่านดาวเทียม การสื่อสารแบบ Trunking ได้แก่ ตัวแบ่งกำลัง ตัวเชื่อมต่อทิศทาง ตัวกรอง ตัวแยกสัญญาณ รวมถึงชิ้นส่วน LOW PIM ที่มีความถี่สูงถึง 50GHz ด้วยคุณภาพที่ดีและราคาที่แข่งขันได้

ยินดีต้อนรับสู่เว็บไซต์ของเรา:www.concept-mw.comหรือติดต่อเราได้ที่sales@concept-mw.com