Wilkinson Potenza Divider Splitter combinatore

Wilkinson Potenza Divider Splitter combinatore

- Panoramica ed essenziali della Wilkinson divisore splitter combinatore - come funziona, criteri di progettazione e formule.

La Wilkinson divisore divisore / combinatore Wilkinson è una forma di potere splitter / combinatore di potenza che viene spesso utilizzato in applicazioni a microonde. Esso utilizza trasformatori quarto d'onda, che sono facilmente fabbricati come linee quarto d'onda su circuiti stampati e di conseguenza offre la possibilità di provare una molto economico e semplice splitter / divisore / combinatore pur fornendo elevate prestazioni. Mentre il circuito stampato approccio linea di trasmissione è ampiamente usato per la Wilkinson divisore / combinatore splitter, è anche possibile utilizzare altre forme di linea di trasmissione (ad esempio cavi coassiali) o elementi circuitali concentrati (induttori e condensatori).

Il divisore di potenza Wilkinson o Wilkinson splitter come è anche noto prende il nome da Ernest Wilkinson, l'ingegnere elettronico che ha inizialmente sviluppato nelle 1960s. Wilkinson ha pubblicato la sua idea in IRE Trans. on Microwave Theory and Techniques, nel mese di gennaio 1960 sotto il titolo: "An N-way Potenza Divider".

Si può vedere dal titolo del lavoro che l'idea di quello che ora è conosciuto come il divisore di potenza Wilkinson è per un dispositivo a più porte, anche se l'implementazione più comune visto in pratica questi giorni è un divisore bidirezionale.


Wilkinson divider potere vantaggi splitter combinatore e svantaggi

Al fine di determinare se utilizzare un combinatore Wilkinson divisore di potenza splitter / Wilkinson, è necessario valutare i vantaggi e gli svantaggi del loro utilizzo.

vantaggi:

-Semplicità: Il divisore / divisore / combinatore Wilkinson è particolarmente semplice e può essere facilmente realizzato utilizzando componenti stampati su un circuito stampato. È anche possibile utilizzare elementi induttori e condensatori concentrati, ma questo complica il design generale.

-Costo: Quando il divisore di potenza Wilkinson è realizzato utilizzando elementi di scheda a circuito stampato, il costo è molto basso - forse l'unico aumento superiore a quello del singolo resistore utilizzato risulta da un aumento dell'area della scheda utilizzata a causa degli elementi stampati. Tuttavia, per ridurre le perdite, potrebbe essere necessario utilizzare un substrato PCB a bassa perdita e ciò aumenterebbe il costo.

-Perdita: se si utilizzassero componenti perfetti, il divisore splitter Wilkinson non introdurrebbe alcuna perdita aggiuntiva oltre a quella derivante dalla divisione della potenza tra le diverse porte. Oltre a ciò, i componenti reali utilizzati per lo splitter Wilkinson possono essere a bassissime perdite, specialmente quando vengono utilizzate linee di trasmissione PCB insieme a materiale di substrato PCB a bassa perdita.

-isolamento: il divisore / combinatore Wilkinson fornisce un alto grado di isolamento tra le porte di "uscita".

svantaggi:
-Risposta in frequenza: poiché lo splitter Wilkinson si basa sull'uso di linee di trasmissione a quarto d'onda, ha una larghezza di banda limitata, sebbene siano disponibili alcuni splitter Wilkinson che offrono larghezze di banda ragionevolmente ampie.


Modo 2 basi di potenza Wilkinson divisore
Sebbene il concetto divisore di potenza Wilkinson può essere utilizzato per un sistema di N-senso, è più facile vedere come funziona come un sistema a due vie, e successivamente espanderla per vedere come il ripartitore di potenza Wilkinson può essere utilizzato come n-vie dispositivo.
Il combinatore Wilkinson divisore di potenza / Wilkinson utilizza trasformatori quarto d'onda per dividere il segnale di ingresso per fornire in uscita due segnali che sono in fase tra loro.

Un Wilkinson Powe bidirezionaler splitter / divisore e un combinatore Wilkinson

La resistenza tra le due porte di uscita permette alle due uscite ai corrispondenti fornendo anche isolamento. La resistenza non dissipa qualsiasi potenza, e di conseguenza il divisore di potenza Wilkinson può essere teoricamente senza perdite. In pratica ci sono alcune perdite, ma questi sono generalmente bassi.

I valori all'interno della due vie Wilkinson divisore / combinatore possono essere calcolati:

R = 2 x Zo

Zmatch = SQRT 2 x Zo

       = 1.414 x Zo

Dove:
R = il valore della resistenza di terminazione collegato tra le due porte
Zo = l'impedenza caratteristica del sistema complessivo

Zmatch = l'impedenza dei trasformatori quarto d'onda nelle gambe del combinatore divisore di potenza.

Per vedere come funziona il divisore Wilkinson, si consideri un segnale che entra nel porto della mano sinistra, porta 1 nello schema precedente. Il segnale raggiunge la divisione fisica e passa a entrambe le uscite, i porti due e tre del divisore Wilkinson. Come le due gambe di splitter / divisore sono identici, i segnali che appaiono sulle uscite avranno la stessa fase. Ciò significa che le porte 2 e 3 saranno allo stesso potenziale e nessuna corrente fluirà nel resistore.

Poiché la potenza viene diviso, è necessario garantire che le impedenze all'interno del divisore Wilkinson vengono mantenute. Per ottenere questo, le due porte di uscita devono entrambi apparire come una impedenza di 2 x Zo - le due porte di uscita di 2 Zo in parallelo presenterà un'impedenza complessiva di Zo. La trasformazione di impedenza si ottiene inserendo una linea a quarto d'onda di trasmissione tra il centro stella e l'uscita - la linea di trasmissione ha un'impedenza di 1.414 x Zo. In questo modo, l'impedenza all'interno del sistema è mantenuto.

Il divisore Wilkinson è una forma ideale di splitter / divisore per molte applicazioni RF. Esso fornisce un basso livello di perdita e mantiene un elevato livello di isolamento tra le porte di uscita. Un ulteriore vantaggio è che spesso può essere fatto molto poco se usato alle frequenze delle microonde perché gli elementi di linea di trasmissione possono essere stampati sulla scheda di circuito. Ciò significa che l'unico componente necessario per il divisore Wilkinson è un resistore.

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