Warum Leistungsteiler nicht als Hochleistungskombinierer verwendet werden können

Die Einschränkungen von Leistungsteilern in Hochleistungs-Kombinationsanwendungen lassen sich auf folgende Schlüsselfaktoren zurückführen:

‌1. Belastbarkeitsgrenzen des Isolationswiderstands (R)‌

• ‌Leistungsteilermodus‌:
• Bei Verwendung als Leistungsteiler beträgt das Eingangssignal bei ‌INwird an den Punkten in zwei gleichfrequente, gleichphasige Signale aufgeteiltAUndB‌.
• Der IsolationswiderstandREs tritt keine Spannungsdifferenz auf, wodurch kein Strom fließt und keine Verlustleistung entsteht. Die Belastbarkeit wird ausschließlich durch die Belastbarkeit der Mikrostreifenleitung bestimmt.
• ‌Kombinationsmodus‌:
• Bei Verwendung als Kombinator werden zwei unabhängige Signale (von ‌AUSGANG1UndOUT2) mit unterschiedlichen Frequenzen oder Phasen werden angewendet.
• Es entsteht eine Spannungsdifferenz zwischen ‌AUndB‌, wodurch ein Stromfluss durch ‌ verursacht wirdRDie inRgleich½(OUT1 + OUT2)Wenn beispielsweise jeder Eingang 10 W beträgt,Rmuss einer Belastung von ≥10W standhalten.
• Allerdings handelt es sich bei dem Isolationswiderstand in Standard-Leistungsteilern typischerweise um ein Bauteil mit geringer Leistung und unzureichender Wärmeableitung, wodurch er unter Hochleistungsbedingungen anfällig für thermische Ausfälle ist.

‌2. Strukturelle Entwurfsbeschränkungen‌

• ‌Einschränkungen von Mikrostreifenleitungen‌:
• Leistungsteiler werden häufig mittels Mikrostreifenleitungen realisiert, die eine begrenzte Belastbarkeit und ein unzureichendes Wärmemanagement aufweisen (z. B. geringe physikalische Größe, geringe Wärmeableitungsfläche).
• Der WiderstandRist nicht für hohe Verlustleistungen ausgelegt, was die Zuverlässigkeit in Kombinationsanwendungen weiter einschränkt.
• ‌Phasen-/Frequenzempfindlichkeit‌:
• Jede Phasen- oder Frequenzabweichung zwischen den beiden Eingangssignalen (häufig in realen Szenarien) erhöht die Verlustleistung in ‌Rwodurch die thermische Belastung verstärkt wird.

‌3. Einschränkungen bei idealen Gleichfrequenz-/Gleichphasen-Szenarien‌

• ‌Theoretischer Fall‌:
• Wenn zwei Eingänge perfekt frequenz- und phasengleich sind (z. B. synchronisierte Verstärker, die vom gleichen Signal angesteuert werden),R‌ verbraucht keine Leistung, und die Gesamtleistung wird kombiniert bei ‌IN‌.
• Beispielsweise könnten zwei 50-W-Eingangsleistungen theoretisch zu 100 W kombiniert werden.IN‌ wenn die Mikrostreifenleitungen die Gesamtleistung verkraften können.
• ‌Praktische Herausforderungen‌:
• Eine perfekte Phasenausrichtung ist in realen Systemen nahezu unmöglich aufrechtzuerhalten.
• Leistungsteiler sind für die Kombination hoher Leistungen nicht robust genug, da selbst geringfügige Fehlanpassungen zu Problemen führen können.R‌ um unerwartete Stromspitzen abzufangen, die zu Ausfällen führen können.

‌4. Überlegenheit alternativer Lösungen (z. B. 3-dB-Hybridkoppler)‌

• ‌3dB-Hybridkoppler‌:
• Nutzen Sie Hohlraumstrukturen mit externen Hochleistungs-Lastabschlüssen, die eine effiziente Wärmeableitung und eine hohe Belastbarkeit (z. B. 100 W+) ermöglichen.
• Gewährleistet eine inhärente Isolation zwischen den Anschlüssen und toleriert Phasen-/Frequenzabweichungen. Fehlangepasste Leistung wird sicher an die externe Last abgeleitet, anstatt interne Komponenten zu beschädigen.
• ‌Designflexibilität‌:
• Hohlraumbasierte Designs ermöglichen im Gegensatz zu mikrostreifenbasierten Leistungsteilern ein skalierbares Wärmemanagement und eine robuste Leistung bei Hochleistungsanwendungen.

‌Abschluss‌

Leistungsteiler sind aufgrund der begrenzten Belastbarkeit des Isolationswiderstands, unzureichender Wärmeableitung und Empfindlichkeit gegenüber Phasen-/Frequenzabweichungen für die Hochleistungssignalkombination ungeeignet. Selbst bei idealer Phasengleichheit sind sie aufgrund struktureller und Zuverlässigkeitsbeschränkungen unpraktisch. Für die Hochleistungssignalkombination werden spezielle Bauelemente wie … benötigt.3dB-Hybridkopplerwerden bevorzugt, da sie eine überlegene thermische Leistung, Toleranz gegenüber Fehlanpassungen und Kompatibilität mit Hohlraum-basierten Hochleistungsdesigns bieten.

Concept bietet ein komplettes Sortiment an passiven Mikrowellenkomponenten für Anwendungen in den Bereichen Militär, Luft- und Raumfahrt, elektronische Gegenmaßnahmen, Satellitenkommunikation und Bündelfunk: Leistungsteiler, Richtkoppler, Filter, Duplexer sowie PIM-arme Komponenten bis 50 GHz, in guter Qualität und zu wettbewerbsfähigen Preisen.

Willkommen auf unserer Webseite:www.concept-mw.comoder kontaktieren Sie uns untersales@concept-mw.com