WikiDer > Делитель мощности Уилкинсона

Делитель мощности в микрополосковой технологии

В области микроволновая печь инженерия и схемотехника, Делитель мощности Уилкинсона это особый класс делитель мощности схема, которая может обеспечить изоляцию между выходными портами при поддержании согласованного состояния на всех портах. Конструкцию Уилкинсона также можно использовать в качестве сумматора мощности, потому что она состоит из пассивные компоненты и, следовательно, взаимно. Впервые опубликовано Эрнестом Дж. Уилкинсоном в 1960 г.^[1] эта схема находит широкое применение в радиочастота системы связи, использующие несколько каналов, поскольку высокая степень изоляции между выходными портами предотвращает перекрестные помехи между отдельными каналами.

Оно использует четвертьволновые трансформаторы, которые можно легко изготовить как четвертьволновые линии на печатные платы. Также можно использовать другие виды линий передачи (например, коаксиальный кабель) или элементы схемы с сосредоточенными параметрами (катушки индуктивности и конденсаторы).^[2]

Теория

На рисунке показан типичный выходной сигнал, ожидаемый от делителя мощности Уилкинсона. В ${ displaystyle S_ {21}, S_ {31}}$ почти -3 дБ, а ${ displaystyle S_ {11}}$ низкая около расчетной частоты.

Изображение демонстрирует очень высокую изоляцию между выходными портами (порты 2 и 3) делителя мощности Уилкинсона.

В параметры рассеяния для общего случая двухстороннего делителя мощности Уилкинсона с равным разделением мощности на расчетной частоте:^[3]

${ displaystyle [S] = { frac {-j} { sqrt {2}}} { begin {bmatrix} 0 & 1 & 1 1 & 0 & 0 1 & 0 & 0 end {bmatrix}}}$

Осмотр S матрица показывает, что сеть обратная (${ displaystyle S_ {ij} = S_ {ji}}$), что терминалы совпадают (${ displaystyle S_ {11}, S_ {22}, S_ {33} = 0}$), что выходные клеммы изолированы (${ displaystyle S_ {23}, S_ {32}}$= 0), и это равное деление мощности достигается (${ displaystyle S_ {21} = S_ {31}}$). Затем на-унитарная матрица возникает из-за того, что сеть работает с потерями. Идеальный делитель Уилкинсона дал бы ${ displaystyle S_ {21} = S_ {31} = - 3 , { text {dB}} = 20 log _ {10} ({ frac {1} { sqrt {2}}})}$.

Сетевая теорема гласит, что делитель не может одновременно удовлетворять всем трем условиям (совпадение, взаимность и отсутствие потерь). Делитель Уилкинсона удовлетворяет первым двум (совпадающим и взаимным) и не может удовлетворять последнему (без потерь). Следовательно, в сети происходят некоторые потери.

Никаких потерь не происходит, если сигналы на портах 2 и 3 синфазны и имеют одинаковую величину. В случае поступления шума на порты 2 и 3 уровень шума на порте 1 не увеличивается, половина мощности шума рассеивается в резисторе.

Посредством каскадирования входная мощность может быть разделена на любой ${ displaystyle n}$-количество выходов.

Неравное / асимметричное деление через делитель Уилкинсона

Если плечи для порта 2 и 3 соединены с неравными импедансами, можно добиться асимметричного разделения мощности. Когда характеристический импеданс равен ${ displaystyle Z_ {0}}$, и хочется разделить власть, как ${ displaystyle P_ {2}}$ и ${ displaystyle P_ {3}}$, и ${ displaystyle P_ {2}}$ ≠ ${ displaystyle P_ {3}}$, то проект можно создать по формулам:

Новая константа ${ displaystyle K}$ определено для простоты выражения, где ${ displaystyle K ^ {2} = { frac {P_ {3}} {P_ {2}}}}$

Импедансы в двух ветвях различаются для достижения неравномерного распределения мощности. Выходные сопротивления двух ветвей также различаются.

Тогда руководство по дизайну^[4]:
${ displaystyle Z_ {02} = Z_ {0} { sqrt { frac {1 + K ^ {2}} {K ^ {3}}}}}$
${ displaystyle Z_ {03} = Z_ {0} { sqrt {K (1 + K ^ {2})}} = K ^ {2} Z_ {02}}$

${ Displaystyle R = Z_ {0} (К + { гидроразрыва {1} {K}})}$

Делитель Уилкинсона с равным разделением получается для ${ displaystyle K = 1}$.

Смотрите также

• Делители мощности и направленные ответвители

использованная литература

внешние ссылки

• Онлайн-калькулятор деления мощности Уилкинсона
• Онлайн-калькулятор деления резистивной мощности
• Онлайн-калькулятор деления коаксиальной мощности
• Учебник по делителю мощности Уилкинсона с другими страницами делителя / сумматора мощности