Wilkinson điện phân Splitter Combiner

Wilkinson điện phân Splitter Combiner

- Tổng quan và yếu tố cần thiết của Wilkinson chia splitter kết hợp - cách thức hoạt động, tiêu chuẩn thiết kế, và công thức.

Wilkinson chia splitter / Wilkinson kết hợp là một hình thức quyền lực splitter / điện kết hợp thường được sử dụng trong các ứng dụng lò vi sóng. Nó sử dụng máy biến áp sóng quý, được chế tạo dễ dàng như dòng quý sóng trên bo mạch in và kết quả là nó cung cấp khả năng chứng minh một splitter rất rẻ và đơn giản / chia / kết hợp trong khi vẫn cung cấp mức độ cao về hiệu suất. Trong khi các bảng mạch tiếp cận đường dây in được sử dụng rộng rãi cho các Wilkinson chia / splitter kết hợp, nó cũng có thể sử dụng các hình thức khác của đường truyền (ví dụ như cáp đồng trục) hoặc các yếu tố mạch gộp (cuộn cảm và tụ điện).

Wilkinson chia quyền lực hoặc Wilkinson splitter như nó còn được gọi lấy tên từ Ernest Wilkinson, các kỹ sư điện tử người ban đầu phát triển nó trong 1960s. Wilkinson xuất bản ý tưởng của mình trong IRE Trans. trên lò vi sóng Lý thuyết và kỹ thuật, trong tháng 1960 dưới tiêu đề: "Một N-cách điện phân".

Nó có thể được nhìn thấy từ tiêu đề của bài báo rằng ý tưởng về những gì bây giờ được gọi là sức mạnh splitter Wilkinson là cho một thiết bị cổng nhiều, mặc dù việc thực hiện phổ biến nhất được thấy trong thực tế những ngày này là cho một hai cách chia.


Wilkinson chia quyền lực lợi thế splitter kết hợp và bất lợi

Để xác định xem có sử dụng một kết hợp Wilkinson chia quyền lực splitter / Wilkinson, nó là cần thiết để cân nhắc những ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng chúng.

Ưu điểm:

-Đơn giản: Bộ chia / bộ chia / bộ kết hợp Wilkinson đặc biệt đơn giản và có thể dễ dàng nhận ra bằng cách sử dụng các thành phần in trên bảng mạch in. Cũng có thể sử dụng các phần tử cuộn cảm và tụ điện gộp, nhưng điều này làm phức tạp thiết kế tổng thể.

-Chi phí: Khi bộ chia điện Wilkinson được thực hiện bằng cách sử dụng các phần tử bảng mạch in, chi phí sẽ rất thấp - có thể là mức tăng duy nhất cao hơn mức của một điện trở được sử dụng do sự gia tăng diện tích bảng được sử dụng do các phần tử in. Tuy nhiên, để giảm tổn thất, có thể cần phải sử dụng chất nền PCB tổn thất thấp và điều này sẽ làm tăng chi phí.

-Loss: Nếu các thành phần hoàn hảo được sử dụng, bộ chia bộ chia Wilkinson sẽ không tạo ra bất kỳ tổn thất bổ sung nào ở trên phát sinh từ việc phân chia công suất giữa các cổng khác nhau. Ngoài ra, các thành phần thực được sử dụng cho bộ tách Wilkinson có thể bị tổn thất rất thấp, đặc biệt là khi đường truyền PCB được sử dụng cùng với vật liệu nền PCB có tổn thất thấp.

-cách ly: Bộ chia / bộ kết hợp Wilkinson cung cấp mức độ cách ly cao giữa các cổng "đầu ra".

Nhược điểm:
-Phản ứng tần số: Vì bộ chia Wilkinson dựa trên việc sử dụng các đường truyền sóng XNUMX/XNUMX, nó có băng thông hạn chế, mặc dù có một số bộ tách Wilkinson cung cấp băng thông rộng hợp lý.


2 cách cơ bản chia quyền lực Wilkinson
Mặc dù Wilkinson chia quyền lực khái niệm có thể được sử dụng cho một hệ thống N-cách, đó là đơn giản nhất để xem cách nó hoạt động như một hệ thống hai chiều, và sau đó mở rộng nó ra để xem cách điện splitter Wilkinson có thể được sử dụng như một n chiều thiết bị.
Wilkinson điện chia / Wilkinson kết hợp sử dụng máy biến áp sóng quý để phân chia các tín hiệu đầu vào để cung cấp hai tín hiệu đầu ra là trong giai đoạn với nhau.

Một hai cách Wilkinson power splitter / chia và kết hợp Wilkinson

Điện trở giữa hai cổng ra cho phép hai kết quả đầu ra để phù hợp trong khi cũng cung cấp cách ly. Điện trở không tiêu tan bất cứ quyền lực, và kết quả là sức mạnh chia Wilkinson về mặt lý thuyết có thể không giảm chất lượng. Trong thực tế có một số thiệt hại, nhưng nói chung là thấp.

Các giá trị trong hai cách Wilkinson chia / bộ kết hợp có thể được tính:

R = 2 x Zo

Zmatch = SQRT 2 x Zo

       = 1.414 x Zo

Địa điểm:
R = giá trị của điện trở chấm dứt kết nối giữa hai cổng
Zo = trở kháng đặc tính của hệ thống tổng thể

Zmatch = trở kháng của các máy biến áp sóng quý ở chân của chia quyền lực kết hợp.

Để xem như thế nào chia Wilkinson làm việc, hãy xem xét một tín hiệu vào cổng bên trái, cổng 1 trong sơ đồ trên. Tín hiệu đạt đến sự phân chia vật lý và đưa vào cả hai đầu ra, cổng hai và ba của chia Wilkinson. Như hai chân của splitter / chia giống hệt nhau, các tín hiệu xuất hiện tại đầu ra sẽ có cùng pha. Điều này có nghĩa rằng các cổng 2 3 và sẽ được ở tiềm năng tương tự và không có hiện tại sẽ chảy vào các điện trở.

Như quyền lực đang được chia, nó là cần thiết để đảm bảo rằng các trở kháng trong chia Wilkinson được duy trì. Để đạt được điều này, hai cổng đầu ra phải từng xuất hiện như là một trở kháng của 2 x Zo - hai cổng ra của 2 Zo song song sẽ trình bày một trở kháng tổng thể của Zo. Việc chuyển đổi trở kháng được thực hiện bằng cách đặt một dòng quý sóng truyền giữa các điểm sao và đầu ra - các đường dây truyền tải có trở kháng của 1.414 x Zo. Bằng cách này, trở kháng trong hệ thống được duy trì.

Chia Wilkinson là một hình thức lý tưởng của splitter / chia cho nhiều ứng dụng RF. Nó cung cấp một mức độ thấp của mất mát và duy trì một mức độ cao của sự cô lập giữa các cổng đầu ra. Một lợi thế nữa là nó thường có thể được thực hiện rất rẻ khi sử dụng ở tần số vi sóng bởi vì các yếu tố đường truyền có thể được in trên bảng mạch. Điều này có nghĩa rằng các thành phần duy nhất cần thiết cho việc chia Wilkinson là một điện trở.

Để lại lời nhắn 

Danh sách tin nhắn