Les limites des diviseurs de puissance dans les applications de combinaison de haute puissance peuvent être attribuées aux facteurs clés suivants :
1. Limitations de la puissance admissible de la résistance d'isolement (R)
- Mode diviseur de puissance:
- Lorsqu'il est utilisé comme diviseur de puissance, le signal d'entrée à IN est divisé en deux signaux co-fréquence et co-phase aux points AetB.
- La résistance d'isolement R ne subit aucune différence de tension, ce qui entraîne un flux de courant nul et aucune dissipation de puissance. La capacité de puissance est déterminée uniquement par la capacité de la ligne microruban.
- Mode combinateur:
- Lorsqu'il est utilisé comme combinateur, deux signaux indépendants (de SORTIE 1etOUT2) avec des fréquences ou des phases différentes sont appliquées.
- Une différence de tension apparaît entre AetB, provoquant un flux de courant à travers R. La puissance dissipée dans R est égal à ½(SORTIE1 + SORTIE2). Par exemple, si chaque entrée est de 10 W, R doit supporter ≥ 10 W.
- Cependant, la résistance d'isolement des diviseurs de puissance standard est généralement un composant de faible puissance avec une dissipation thermique inadéquate, ce qui la rend sujette à une défaillance thermique dans des conditions de puissance élevée.
2. Contraintes de conception structurelle
- Limitations des lignes microruban:
- Les diviseurs de puissance sont souvent mis en œuvre à l'aide de lignes microruban, qui ont une capacité de gestion de puissance limitée et une gestion thermique insuffisante (par exemple, une petite taille physique, une faible zone de dissipation thermique).
- La résistance R n'est pas conçu pour une dissipation de puissance élevée, ce qui limite encore davantage la fiabilité dans les applications de combinateur.
- Sensibilité phase/fréquence:
- Toute inadéquation de phase ou de fréquence entre les deux signaux d'entrée (courante dans les scénarios réels) augmente la dissipation de puissance dans R, ce qui aggrave le stress thermique.
3. Limitations des scénarios idéaux de cofréquence/cophase
- Cas théorique:
- Si deux entrées sont parfaitement co-fréquence et co-phase (par exemple, des amplificateurs synchronisés pilotés par le même signal), R ne dissipe aucune puissance, et la puissance totale est combinée à IN.
- Par exemple, deux entrées de 50 W pourraient théoriquement se combiner en 100 W àINsi les lignes microruban peuvent gérer la puissance totale.
- Défis pratiques:
- Un alignement de phase parfait est presque impossible à maintenir dans les systèmes réels.
- Les diviseurs de puissance manquent de robustesse pour la combinaison de puissance élevée, car même des décalages mineurs peuvent provoquer Rpour absorber les surtensions inattendues, entraînant une panne.
4. Supériorité des solutions alternatives (par exemple, coupleurs hybrides 3 dB)
- Coupleurs hybrides 3 dB:
- Utilisez des structures de cavité avec des terminaisons de charge externes haute puissance, permettant une dissipation thermique efficace et une capacité de gestion de puissance élevée (par exemple, 100 W+).
- Assure une isolation intrinsèque entre les ports et tolère les déséquilibres de phase et de fréquence. L'alimentation déphasée est redirigée en toute sécurité vers la charge externe, sans endommager les composants internes.
- Flexibilité de conception:
- Les conceptions à base de cavités permettent une gestion thermique évolutive et des performances robustes dans les applications haute puissance, contrairement aux diviseurs de puissance à base de microruban.
Conclusion
Les diviseurs de puissance ne sont pas adaptés à la combinaison de signaux haute puissance en raison de la capacité de charge limitée de la résistance d'isolement, d'une conception thermique inadéquate et d'une sensibilité aux déséquilibres phase/fréquence. Même dans des scénarios de cophasage idéaux, les contraintes structurelles et de fiabilité les rendent impraticables. Pour la combinaison de signaux haute puissance, des dispositifs dédiés tels que Coupleurs hybrides 3 dB sont préférés, offrant des performances thermiques supérieures, une tolérance aux décalages et une compatibilité avec les conceptions haute puissance à base de cavité.
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Date de publication : 29 avril 2025