高電力結合アプリケーションにおける電力分配器の制限は、主に次の要因に起因します。
1. 絶縁抵抗器（R）の電力処理限界
- 電力分配モード：
- 電力分配器として使用する場合、入力信号はIN は、2つの同一周波数、同一位相の信号に分割されます。AそしてB.
- 絶縁抵抗器R 電圧差が生じないため、電流は流れず、電力消費も発生しません。電力容量はマイクロストリップラインの電力処理能力によってのみ決まります。
- コンバイナーモード：
- コンバイナとして使用する場合、2つの独立した信号（アウト1そしてアウト2）異なる周波数または位相の振動子が適用されます。
- 電圧差が生じるのは、AそしてB、電流が流れるR. で消費される電力はR は に等しい½(OUT1 + OUT2)例えば、各入力が10Wの場合、R10W以上に耐える必要があります。
- ただし、標準的な電力分配器の絶縁抵抗器は、通常、放熱性が不十分な低電力コンポーネントであるため、高電力条件下では熱による故障が発生しやすくなります。
2. 構造設計上の制約
- マイクロストリップラインの制限：
- 電力分配器は、多くの場合、マイクロストリップ ラインを使用して実装されますが、マイクロストリップ ラインでは電力処理能力が制限され、熱管理が不十分です (例: 物理的サイズが小さい、放熱領域が低い)。
- 抵抗器R は高電力消費向けに設計されていないため、コンバイナアプリケーションにおける信頼性がさらに制限されます。
- 位相/周波数感度：
- 2つの入力信号間の位相または周波数の不一致（現実世界のシナリオでは一般的）は、電力消費を増加させます。R、熱ストレスを悪化させます。
3. 理想的な同一周波数/同一位相シナリオにおける限界
- 理論的なケース：
- 2つの入力が完全に同一周波数かつ同一位相である場合（例えば、同じ信号で駆動される同期アンプ）、R は電力を消費せず、合計電力は で結合されます。IN.
- 例えば、2つの50W入力は理論的には100Wに統合される可能性がある。INマイクロストリップラインが総電力を処理できるかどうか。
- 実践的な課題：
- 実際のシステムでは、完璧な位相調整を維持することはほぼ不可能です。
- 電力分配器は高電力合成には堅牢性に欠け、わずかな不整合でもR 予期しない電力サージを吸収できず、障害につながる可能性があります。
4. 代替ソリューションの優位性（例：3dBハイブリッドカプラ）
- 3dBハイブリッドカプラ：
- 外部の高電力負荷終端を備えたキャビティ構造を利用することで、効率的な放熱と高い電力処理能力 (例: 100W 以上) を実現します。
- ポート間の絶縁を本質的に確保し、位相/周波数の不一致を許容します。不一致電力は、内部コンポーネントに損傷を与えることなく、安全に外部負荷に送られます。
- 設計の柔軟性：
- キャビティベースの設計により、マイクロストリップベースの電力分配器とは異なり、高電力アプリケーションでスケーラブルな熱管理と堅牢なパフォーマンスが可能になります。
結論
電力分配器は、絶縁抵抗器の電力処理能力の限界、不適切な熱設計、位相/周波数の不整合に対する敏感さなどから、高電力の合成には適していません。理想的な同位相のシナリオであっても、構造上および信頼性上の制約により実用的ではありません。高電力信号合成には、以下のような専用デバイスが適しています。3dBハイブリッドカプラ が好まれ、優れた熱性能、不整合に対する許容度、およびキャビティベースの高出力設計との互換性を備えています。
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投稿日時: 2025年4月29日