เหตุใดตัวแบ่งกำลังไฟฟ้าจึงไม่สามารถใช้เป็นตัวรวมกำลังไฟฟ้าสูงได้

ข้อจำกัดของตัวแบ่งกำลังในแอพพลิเคชั่นรวมกำลังสูงสามารถอธิบายได้จากปัจจัยสำคัญดังต่อไปนี้:

1. ข้อจำกัดในการจัดการพลังงานของตัวต้านทานแยก (R)

• โหมดตัวแบ่งกำลังไฟฟ้า:
• เมื่อใช้เป็นตัวแบ่งกำลัง สัญญาณอินพุตที่ ‌IN‌ แบ่งออกเป็นสัญญาณความถี่ร่วมและเฟสร่วมสองจุดAและB.
• ตัวต้านทานแยกR‌ ไม่มีความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้า ส่งผลให้กระแสไฟฟ้าไหลเป็นศูนย์และไม่มีการสูญเสียพลังงาน ความจุพลังงานถูกกำหนดโดยความสามารถในการจัดการพลังงานของสายไมโครสตริปเพียงอย่างเดียว
• โหมดรวม:
• เมื่อใช้เป็นตัวรวมสัญญาณอิสระสองตัว (จาก ‌เอาท์1และเอาท์2‌) มีการใช้ความถี่หรือเฟสที่แตกต่างกัน
• ความต่างศักย์ไฟฟ้าเกิดขึ้นระหว่าง ‌AและBทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านR‌. พลังกระจายไปใน ‌R‌ เท่ากับ ‌½(เอาท์1 + เอาท์2)‌ ตัวอย่างเช่น หากอินพุตแต่ละอันมีกำลังไฟ 10WR‌ ต้องทนทานต่อ ≥10W.
• อย่างไรก็ตาม ตัวต้านทานแยกในตัวแบ่งกำลังไฟฟ้ามาตรฐานโดยทั่วไปจะเป็นส่วนประกอบที่ใช้พลังงานต่ำซึ่งมีการระบายความร้อนไม่เพียงพอ ทำให้มีแนวโน้มที่จะเกิดความล้มเหลวทางความร้อนภายใต้สภาวะที่มีกำลังไฟสูง

2. ข้อจำกัดในการออกแบบโครงสร้าง

• ข้อจำกัดของสายไมโครสตริป:
• ตัวแบ่งกำลังไฟฟ้าส่วนใหญ่มักใช้งานโดยใช้สายไมโครสตริป ซึ่งมีความสามารถในการจัดการกำลังไฟฟ้าที่จำกัดและการจัดการความร้อนไม่เพียงพอ (เช่น ขนาดทางกายภาพเล็ก พื้นที่กระจายความร้อนต่ำ)
• ตัวต้านทาน ‌R‌ ไม่ได้รับการออกแบบมาเพื่อการกระจายพลังงานสูง ซึ่งทำให้ความน่าเชื่อถือในแอปพลิเคชันตัวรวมถูกจำกัดมากขึ้น
• ความไวต่อเฟส/ความถี่:
• ความไม่ตรงกันของเฟสหรือความถี่ระหว่างสัญญาณอินพุตทั้งสอง (มักเกิดขึ้นในสถานการณ์จริง) จะเพิ่มการสูญเสียพลังงานในR‌ ทำให้ความเครียดจากความร้อนรุนแรงขึ้น

3. ข้อจำกัดในสถานการณ์ Co-Frequency/Co-Phase ในอุดมคติ

• กรณีศึกษาเชิงทฤษฎี:
• หากอินพุตสองตัวมีความถี่และเฟสเดียวกันอย่างสมบูรณ์แบบ (เช่น เครื่องขยายเสียงแบบซิงโครไนซ์ที่ขับเคลื่อนด้วยสัญญาณเดียวกัน)R‌ ไม่กระจายพลังงานและพลังงานรวมจะรวมกันที่ ‌IN.
• ตัวอย่างเช่น อินพุต 50W สองตัวสามารถรวมกันเป็น 100W ได้ในเชิงทฤษฎีINหากสายไมโครสตริปสามารถรองรับกำลังไฟรวมได้
• ความท้าทายในทางปฏิบัติ:
• การจัดตำแหน่งเฟสที่สมบูรณ์แบบนั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะรักษาไว้ในระบบจริง
• ตัวแบ่งกำลังไฟฟ้าขาดความแข็งแกร่งในการรวมกำลังไฟฟ้าสูง เนื่องจากความไม่ตรงกันแม้เพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้เกิดR‌ เพื่อรองรับไฟกระชากที่ไม่คาดคิดซึ่งอาจนำไปสู่ความล้มเหลวได้

4. ความเหนือกว่าของโซลูชันทางเลือก (เช่น 3dB Hybrid Couplers)

• คัปเปลอร์ไฮบริด 3dB:
• ใช้โครงสร้างโพรงที่มีการยุติโหลดกำลังสูงภายนอก ช่วยให้ระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีความสามารถในการจัดการกำลังสูง (เช่น 100 วัตต์ขึ้นไป)
• มีระบบแยกสัญญาณระหว่างพอร์ตโดยธรรมชาติและทนต่อความไม่ตรงกันของเฟส/ความถี่ กระแสไฟที่ไม่ตรงกันจะถูกโอนไปยังโหลดภายนอกอย่างปลอดภัย แทนที่จะสร้างความเสียหายให้กับส่วนประกอบภายใน
• ความยืดหยุ่นในการออกแบบ:
• การออกแบบตามโพรงช่วยให้สามารถจัดการความร้อนได้อย่างปรับขนาดได้และให้ประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งในแอปพลิเคชันพลังงานสูง ซึ่งแตกต่างจากตัวแบ่งพลังงานที่ใช้ไมโครสตริป

บทสรุป

ตัวแบ่งกำลังไฟฟ้าไม่เหมาะสำหรับการรวมสัญญาณกำลังสูง เนื่องจากตัวต้านทานแยกมีความสามารถในการรับกำลังไฟฟ้าที่จำกัด การออกแบบทางความร้อนที่ไม่เพียงพอ และความไวต่อความไม่ตรงกันของเฟส/ความถี่ แม้ในสถานการณ์โคเฟสที่เหมาะสม ข้อจำกัดด้านโครงสร้างและความน่าเชื่อถือก็ทำให้ไม่สามารถใช้งานได้จริง สำหรับการรวมสัญญาณกำลังสูง อุปกรณ์เฉพาะทางเช่น ‌คัปเปลอร์ไฮบริด 3dB‌ ได้รับความนิยมเนื่องจากให้ประสิทธิภาพความร้อนที่เหนือกว่า ทนทานต่อความไม่ตรงกัน และเข้ากันได้กับการออกแบบที่มีกำลังไฟฟ้าสูงแบบใช้โพรง

Concept นำเสนอส่วนประกอบไมโครเวฟแบบพาสซีฟครบวงจรสำหรับการใช้งานทางทหาร อวกาศ มาตรการรับมือทางอิเล็กทรอนิกส์ การสื่อสารผ่านดาวเทียม การสื่อสารแบบ Trunking: ตัวแบ่งกำลัง ตัวเชื่อมต่อทิศทาง ตัวกรอง ตัวดูเพล็กเซอร์ รวมถึงส่วนประกอบ LOW PIM สูงถึง 50GHz พร้อมคุณภาพดีและราคาที่แข่งขันได้

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