Bagaimana merancang pembahagi kuasa?

Merancang pembahagi kuasa adalah tugas penting dalam bidang RF dan kejuruteraan gelombang mikro. Sebagai pembekal pembahagi kuasa, saya mendapat pengalaman yang luas di kawasan ini. Dalam catatan blog ini, saya akan berkongsi beberapa aspek utama reka bentuk pembahagi kuasa, termasuk prinsip asas, jenis yang berbeza, dan pertimbangan reka bentuk yang penting.

Prinsip asas pembahagi kuasa

Pembahagi kuasa adalah peranti pasif yang memisahkan isyarat input ke dalam dua atau lebih isyarat output. Prinsip asas di sebalik pembahagi kuasa adalah untuk mengedarkan kuasa isyarat input secara merata di antara pelabuhan output sambil mengekalkan ciri -ciri elektrik tertentu seperti pencocokan dan pengasingan impedans antara pelabuhan.

Jenis pembahagi kuasa yang paling biasa ialah pembahagi kuasa Wilkinson, yang pertama kali dicadangkan oleh Ernest J. Wilkinson pada tahun 1960. Pembahagi kuasa Wilkinson menggunakan transformer gelombang suku dan perintang untuk mencapai pembahagian kuasa dan pengasingan antara pelabuhan output. Transformer gelombang suku tahunan digunakan untuk memadankan impedans pelabuhan input dan output, dan perintang digunakan untuk memberikan pengasingan antara port output.

Satu lagi prinsip penting ialah pemuliharaan kuasa. Mengikut undang -undang pemuliharaan tenaga, jumlah kuasa di pelabuhan output pembahagi kuasa hendaklah sama dengan kuasa di pelabuhan input, mengabaikan sebarang kerugian dalam peranti. Secara matematik, jika (p_ {in}) adalah kuasa input dan (p_ {out1}, p_ {out2}, \ cdots, p_ {outn}) adalah kuasa output (n)

Pelbagai jenis pembahagi kuasa

Dua - Pembahagi Kuasa Jalan

Pembahagi kuasa dua cara adalah bentuk pembahagi kuasa yang paling mudah. Mereka membahagikan isyarat input ke dalam dua isyarat output kuasa yang sama. Pembahagi kuasa Wilkinson Two - Way digunakan secara meluas kerana pengasingan yang baik antara pelabuhan output dan kehilangan sisipan yang agak rendah.

Pembahagi kuasa berbilang

Bagi aplikasi yang memerlukan lebih daripada dua isyarat output, pembahagi kuasa berbilang cara digunakan. Contohnya,3 - Pembahagi kuasa caraboleh memecah isyarat input ke dalam tiga isyarat output,6 - Pembahagi kuasa caramenjadi enam, dan8 - Pembahagi kuasa caramenjadi lapan. Pembahagi kuasa berbilang cara ini boleh direka bentuk dengan membahagi dua pembahagi kuasa atau menggunakan topologi litar yang lebih kompleks.

Pembahagi kuasa yang tidak sama rata

Dalam sesetengah kes, adalah perlu untuk membahagikan kuasa secara tidak seimbang di antara pelabuhan output. Pembahagi kuasa yang tidak sama rata boleh direka dengan menyesuaikan nilai impedans garis penghantaran dan nilai perintang dalam litar. Sebagai contoh, pembahagi kuasa dengan nisbah bahagian kuasa 2: 1 boleh direka untuk memberikan lebih banyak kuasa kepada satu port output daripada yang lain.

Pertimbangan reka bentuk

Pencocokan impedans

Pencocokan impedans adalah salah satu pertimbangan reka bentuk yang paling penting untuk pembahagi kuasa. Pelabuhan input dan output pembahagi kuasa harus dipadankan dengan impedans ciri sistem, biasanya 50 ohm dalam aplikasi RF dan microwave. Impedans yang tidak sesuai boleh menyebabkan refleksi, yang meningkatkan kehilangan sisipan dan mengurangkan kecekapan pembahagi kuasa.

Untuk mencapai pencocokan impedans, transformer gelombang suku biasanya digunakan. Impedans ciri pengubah gelombang suku tahun dikira berdasarkan impedans input dan output pembahagi kuasa. Untuk pembahagi kuasa Wilkinson, impedans ciri pengubah gelombang suku tahunan (Z_ {01}) diberikan oleh (Z_ {01} = \ sqrt {2} z_ {0}), di mana (z_ {0}) adalah impedans sistem.

Pengasingan

Pengasingan antara pelabuhan output adalah satu lagi faktor kritikal. Pengasingan yang baik memastikan bahawa isyarat di pelabuhan output tidak mengganggu satu sama lain. Dalam pembahagi kuasa Wilkinson, perintang antara port output memberikan pengasingan. Nilai perintang dipilih untuk mengoptimumkan prestasi pengasingan. Untuk pembahagi kuasa Wilkinson dua dengan impedans sistem (Z_ {0}), nilai perintang (r = 2Z_ {0}).

Jalur lebar

Jalur lebar pembahagi kuasa merujuk kepada pelbagai frekuensi di mana pembahagi kuasa dapat beroperasi dengan berkesan. Jalur lebar dipengaruhi oleh faktor -faktor seperti jenis saluran penghantaran yang digunakan, rangkaian padanan impedans, dan litar pengasingan. Umumnya, pembahagi kuasa dengan jalur lebar yang lebih luas lebih sukar untuk direka bentuk dan mungkin mengalami kerugian sisipan yang lebih tinggi.

Kehilangan penyisipan

Kehilangan penyisipan adalah kehilangan kuasa yang berlaku apabila isyarat melewati pembahagi kuasa. Ini disebabkan terutamanya oleh faktor -faktor seperti kerugian konduktor, kerugian dielektrik, dan kerugian radiasi. Kerugian penyisipan yang rendah adalah wajar dalam reka bentuk pembahagi kuasa untuk memastikan pemindahan kuasa yang cekap.

Langkah reka bentuk

Langkah 1: Tentukan spesifikasi

Langkah pertama dalam merancang pembahagi kuasa adalah untuk menentukan spesifikasi, termasuk bilangan pelabuhan output, nisbah bahagian kuasa, julat kekerapan operasi, impedans sistem, dan kehilangan pengasingan dan penyisipan yang diperlukan.

Langkah 2: Pilih topologi

Berdasarkan spesifikasi, pilih topologi pembahagi kuasa yang sesuai. Sebagai contoh, jika pengasingan yang baik dan kehilangan penyisipan yang rendah diperlukan, pembahagi kuasa Wilkinson mungkin menjadi pilihan yang baik.

Langkah 3: Kirakan nilai komponen

Sebaik sahaja topologi dipilih, hitung nilai -nilai komponen seperti impedans ciri garisan penghantaran dan nilai perintang. Gunakan formula yang berkaitan dan persamaan reka bentuk untuk topologi yang dipilih.

Langkah 4: Simulasi reka bentuk

Gunakan perisian simulasi elektromagnet seperti ADS (Sistem Reka Bentuk Lanjutan) atau HFSS (Simulator Struktur Kekerapan Tinggi) untuk mensimulasikan reka bentuk. Hasil simulasi dapat membantu mengesahkan prestasi pembahagi kuasa dan mengenal pasti sebarang masalah yang berpotensi.

Langkah 5: Membuat dan menguji

Selepas keputusan simulasi memuaskan, mengarang pembahagi kuasa menggunakan proses pembuatan yang sesuai seperti fabrikasi papan litar bercetak (PCB) atau microfabrication. Kemudian, uji pembahagi kuasa yang direka menggunakan penganalisis rangkaian dan peralatan ujian lain untuk memastikan ia memenuhi spesifikasi.

Kesimpulan

Merancang pembahagi kuasa memerlukan pemahaman yang baik tentang prinsip -prinsip asas, jenis yang berbeza, dan pertimbangan reka bentuk yang penting. Sebagai pembekal pembahagi kuasa, kami komited untuk menyediakan pembahagi kuasa berkualiti tinggi yang memenuhi keperluan pelanggan kami. Sama ada anda memerlukan pembahagi kuasa dua cara yang mudah atau pembahagi kuasa pelbagai cara yang kompleks, kami mempunyai kepakaran dan teknologi untuk mereka bentuk dan mengeluarkan produk yang sesuai untuk anda.

Sekiranya anda berminat dengan pembahagi kuasa kami atau mempunyai sebarang pertanyaan mengenai reka bentuk pembahagi kuasa, sila hubungi kami untuk perolehan dan perbincangan lanjut.

Rujukan

1. Pozar, DM (2011). Kejuruteraan gelombang mikro (edisi ke -4). Wiley.
2. Wilkinson, EJ (1960). N - cara pembahagi kuasa hibrid. Transaksi IRE pada Teori dan Teknik Microwave, 8 (1), 116 - 118.