ข้อจำกัดของตัวแบ่งกำลังไฟฟ้าในการใช้งานรวมกำลังไฟฟ้าสูงสามารถอธิบายได้จากปัจจัยสำคัญดังต่อไปนี้:
1. ข้อจำกัดการจัดการพลังงานของตัวต้านทานแยก (R)
- โหมดตัวแบ่งพลังงาน:
- เมื่อใช้เป็นตัวแบ่งกำลัง สัญญาณอินพุตที่ IN ถูกแยกออกเป็นสัญญาณความถี่ร่วมและเฟสร่วมสองจุดที่จุดAและB.
- ตัวต้านทานแยกR ไม่มีความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้า ส่งผลให้กระแสไฟฟ้าไหลเป็นศูนย์และไม่มีการสูญเสียพลังงาน ความจุพลังงานถูกกำหนดโดยความสามารถในการจัดการพลังงานของสายไมโครสตริปเท่านั้น
- โหมดรวม:
- เมื่อใช้เป็นตัวรวมสัญญาณอิสระสองตัว (จาก ออก1และเอาท์2) มีการใช้ความถี่หรือเฟสที่แตกต่างกัน
- ความต่างศักย์ไฟฟ้าเกิดขึ้นระหว่าง AและBทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านR. พลังกระจายไปในR เท่ากับ ½(เอาท์1 + เอาท์2)ตัวอย่างเช่น หากแต่ละอินพุตมีกำลังไฟ 10WR ต้องทนไฟได้ ≥10W.
- อย่างไรก็ตาม ตัวต้านทานแบบแยกตัวในตัวแบ่งกำลังไฟฟ้ามาตรฐานโดยทั่วไปจะเป็นส่วนประกอบที่ใช้พลังงานต่ำซึ่งมีการกระจายความร้อนไม่เพียงพอ ทำให้มีแนวโน้มที่จะเกิดความล้มเหลวทางความร้อนภายใต้สภาวะที่มีกำลังไฟสูง
2. ข้อจำกัดด้านการออกแบบโครงสร้าง
- ข้อจำกัดของสายไมโครสตริป:
- ตัวแบ่งกำลังไฟฟ้าส่วนใหญ่มักจะนำไปใช้โดยใช้สายไมโครสตริป ซึ่งมีความสามารถในการจัดการกำลังไฟฟ้าที่จำกัด และการจัดการความร้อนไม่เพียงพอ (เช่น มีขนาดทางกายภาพที่เล็ก พื้นที่กระจายความร้อนต่ำ)
- ตัวต้านทาน R ไม่ได้รับการออกแบบมาเพื่อการกระจายพลังงานสูง ซึ่งจะยิ่งจำกัดความน่าเชื่อถือในการใช้งานตัวรวมสัญญาณ
- ความไวต่อเฟส/ความถี่:
- ความไม่ตรงกันของเฟสหรือความถี่ระหว่างสัญญาณอินพุตทั้งสอง (มักเกิดขึ้นในสถานการณ์จริง) จะเพิ่มการสูญเสียพลังงานในR, ทำให้ความเครียดจากความร้อนรุนแรงขึ้น
3. ข้อจำกัดในสถานการณ์ Co-Frequency/Co-Phase ในอุดมคติ
- กรณีศึกษาเชิงทฤษฎี:
- หากอินพุตสองตัวมีความถี่และเฟสเดียวกันอย่างสมบูรณ์แบบ (เช่น เครื่องขยายเสียงแบบซิงโครไนซ์ที่ขับเคลื่อนด้วยสัญญาณเดียวกัน)R ไม่กระจายพลังงานและพลังงานทั้งหมดรวมกันที่ IN.
- ตัวอย่างเช่น อินพุต 50W สองตัวสามารถรวมกันเป็น 100W ได้ในทางทฤษฎีINหากสายไมโครสตริปสามารถรองรับกำลังไฟรวมได้
- ความท้าทายในทางปฏิบัติ:
- การจัดตำแหน่งเฟสที่สมบูรณ์แบบแทบจะเป็นไปไม่ได้ที่จะรักษาไว้ในระบบจริง
- ตัวแบ่งกำลังไฟฟ้าขาดความแข็งแกร่งสำหรับการรวมกำลังไฟฟ้าสูง เนื่องจากความไม่ตรงกันเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้เกิดR เพื่อรองรับไฟกระชากที่เกิดขึ้นอย่างไม่คาดคิด จนอาจเกิดความล้มเหลวได้
4. ความเหนือกว่าของโซลูชันทางเลือก (เช่น 3dB Hybrid Couplers)
- คัปเปลอร์ไฮบริด 3dB:
- ใช้โครงสร้างโพรงที่มีการยุติโหลดกำลังสูงภายนอก ช่วยให้ระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีความสามารถในการจัดการกำลังสูง (เช่น 100W+)
- ให้การแยกสัญญาณโดยธรรมชาติระหว่างพอร์ตและทนต่อความไม่ตรงกันของเฟส/ความถี่ พลังงานที่ไม่ตรงกันจะถูกโอนไปยังโหลดภายนอกอย่างปลอดภัยแทนที่จะสร้างความเสียหายให้กับส่วนประกอบภายใน
- ความยืดหยุ่นในการออกแบบ:
- การออกแบบตามโพรงช่วยให้สามารถจัดการความร้อนได้อย่างปรับขนาดได้ และให้ประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งในแอพพลิเคชั่นพลังงานสูง ซึ่งแตกต่างจากตัวแบ่งไฟฟ้าแบบไมโครสตริป
บทสรุป
ตัวแบ่งกำลังไม่เหมาะสำหรับการรวมสัญญาณที่มีกำลังสูงเนื่องจากตัวต้านทานแยกมีความสามารถในการจัดการกำลังที่จำกัด การออกแบบความร้อนที่ไม่เพียงพอ และความไวต่อความไม่ตรงกันของเฟส/ความถี่ แม้แต่ในสถานการณ์โคเฟสในอุดมคติ ข้อจำกัดด้านโครงสร้างและความน่าเชื่อถือทำให้ไม่สามารถใช้งานได้จริง สำหรับการรวมสัญญาณที่มีกำลังสูง อุปกรณ์เฉพาะเช่น คัปเปลอร์ไฮบริด 3dB ได้รับความนิยม เนื่องจากให้ประสิทธิภาพความร้อนที่เหนือกว่า ทนทานต่อความไม่ตรงกัน และความเข้ากันได้กับการออกแบบที่มีกำลังไฟฟ้าสูงแบบใช้โพรง
Concept นำเสนอส่วนประกอบไมโครเวฟแบบพาสซีฟที่ครบครันสำหรับการใช้งานทางการทหาร อวกาศ มาตรการป้องกันทางอิเล็กทรอนิกส์ การสื่อสารผ่านดาวเทียม การสื่อสารแบบเดินสาย: ตัวแบ่งกำลัง ตัวต่อทิศทาง ตัวกรอง ตัวดูเพล็กเซอร์ ตลอดจนส่วนประกอบ LOW PIM สูงถึง 50GHz โดยมีคุณภาพดีและราคาที่แข่งขันได้
ยินดีต้อนรับสู่เว็บของเรา:www.คอนเซ็ปต์-มว.ดอทคอมหรือติดต่อเราได้ที่sales@concept-mw.com
เวลาโพสต์ : 29 เม.ย. 2568