Les limitations des diviseurs de puissance dans les applications de combinaison de puissance élevée peuvent être attribuées aux facteurs clés suivants :
1. Limitations de puissance admissible de la résistance d'isolation (R)
- Mode diviseur de puissance:
- Lorsqu'il est utilisé comme diviseur de puissance, le signal d'entrée à INest divisé en deux signaux de même fréquence et de même phase aux pointsAetB.
- La résistance d'isolationRIl n'y a pas de différence de potentiel, ce qui entraîne un courant nul et aucune dissipation de puissance. La capacité de puissance est uniquement déterminée par la capacité de gestion de puissance de la ligne microruban.
- Mode combiné:
- Lorsqu'il est utilisé comme combinateur, deux signaux indépendants (de OUT1etOUT2) avec différentes fréquences ou phases sont appliquées.
- Une différence de potentiel apparaît entreAetB, provoquant un flux de courant à travers RLa puissance dissipée dansR est égal à ½(OUT1 + OUT2)Par exemple, si chaque entrée est de 10 W,Rdoit résister à ≥10W.
- Cependant, la résistance d'isolation des diviseurs de puissance standard est généralement un composant de faible puissance avec une dissipation thermique insuffisante, 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 surface de dissipation de chaleur).
- La résistanceRn'est pas conçu pour une dissipation de puissance élevée, ce qui limite encore davantage la fiabilité dans les applications de combinaison.
- Sensibilité à la phase/fréquence:
- Tout décalage de phase ou de fréquence entre les deux signaux d'entrée (courant dans les scénarios réels) augmente la dissipation de puissance dans R, exacerbant le stress thermique.
3. Limites des scénarios idéaux de cofréquence/cophase
- Cas théorique:
- Si deux entrées sont parfaitement de même fréquence et en même phase (par exemple, des amplificateurs synchronisés pilotés par le même signal),Rne dissipe aucune puissance, et la puissance totale est combinée àIN.
- Par exemple, deux entrées de 50 W pourraient théoriquement se combiner pour donner 100 W à INsi les lignes microruban peuvent supporter la puissance totale.
- Défis pratiques:
- Un alignement de phase parfait est quasiment impossible à maintenir dans les systèmes réels.
- Les diviseurs de puissance manquent de robustesse pour la combinaison de puissance élevée, car même des déséquilibres mineurs peuvent provoquerRabsorber les surtensions inattendues, pouvant entraîner une panne.
4. Supériorité des solutions alternatives (par exemple, les coupleurs hybrides 3 dB)
- Coupleurs hybrides 3 dB:
- Utiliser des structures à cavité avec des terminaisons de charge externes de forte puissance, permettant une dissipation thermique efficace et une capacité de gestion de puissance élevée (par exemple, 100 W et plus).
- Assure une isolation intrinsèque entre les ports et tolère les désaccords de phase/fréquence. La puissance déséquilibrée est déviée en toute sécurité vers la charge externe plutôt que d'endommager les composants internes.
- Flexibilité de conception:
- Les conceptions à cavité permettent une gestion thermique évolutive et des performances robustes dans les applications à haute puissance, contrairement aux diviseurs de puissance à base de microbandes.
Conclusion
Les diviseurs de puissance ne conviennent pas à la combinaison de signaux de forte puissance en raison de la capacité de gestion de puissance limitée de la résistance d'isolation, d'une conception thermique inadéquate et de leur sensibilité aux désaccords de phase/fréquence. Même dans des scénarios idéaux en phase, les contraintes structurelles et de fiabilité les rendent impraticables. Pour la combinaison de signaux de forte puissance, des dispositifs dédiés tels queCoupleurs hybrides 3 dBsont préférés, offrant des performances thermiques supérieures, une tolérance aux désadaptations et une compatibilité avec les conceptions haute puissance à cavité.
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Date de publication : 29 avril 2025