Делитель мощности в системе волноводного тракта

Делитель мощности (сплиттер, распределитель) — устройство, предназначенное для разделения поступающего ко входу прибора потока мощности сигнала на ряд выходов. Устройства выступают компонентами радиотехнических систем или работают автономно.

Существует несколько разновидностей устройств подобного типа:

Разделяют сигнал на несколько идентичных, где фазы входного, а также каждого из выходных сигналов равны между собой. Примером синфазного устройства выступает тройник (волноводный в Е-плоскости, коаксиальный, микрополосковый) или делитель Вилкинсона.

Основная задача приборов в цепях высокой частоты — согласование волновых сопротивлений. Для этого процесса применяются отрезки линий, длина которых составляет четверть волны.

Линия в высокочастотных цепях обладает волновым сопротивлением. Коммутация нескольких линий представлена параллельным соединением резисторов, имеющих равные импедансу сопротивления.

Преимущества прибора подобного типа — малые размеры, широкополосность. Основной недостаток — высокий уровень вносимого затухания (до 6 дБ).

Делители мощности классифицируются следующим образом:

● Коаксиальные — используются в антенно-фидерных трактах радиотехнических систем радиолокации, связи, навигации, которые взаимодействуют с дециметровым, метровым диапазонами;

● Волноводные — применяются в антенно-волноводных трактах станций радиолокации, которые функционируют в миллиметровом, сантиметровом диапазонах. Состоят из трех плеч — отрезков волноводов идентичного поперечного сечения;

● Полосковые — практически не изготавливаются как отдельные тройники, входят в состав более сложных устройств. Основа действия — наличие дополнительных проводящих полосок рядом с резистором делителя, образующих дополнительную емкость между линиями выхода, обеспечивая координацию работы резистора и выходной линии передачи при взаимодействии на высоких частотах. Полосковые устройства предназначены для распределения сигналов сантиметрового диапазона.

● Трехплечие (тройники);

— Y-образные — неразъемные несогласованные, редко применяемые на практике приборы. Представляют собой распайку трех коаксиальных кабелей, плечи которых повернуты под конкретным углом (около 120º);
— Т-образные — представляют собой отрезки жестких коаксиальных линий, имеющих разъемы на концах. Выполняются как отдельные устройства.

● Многоплечие — регулируют мощность проходящей волны, ответвления энергии, разделение сигнала, коммутации, измерения волноводного тракта.

Технические характеристики таких устройств включают:

Числом выходов определяется количество конечных устройств, подключаемых к прибору. Чаще всего делители мощности имеют 2 или 4 выхода, иногда — 6 или 8. Мощность распределяется между ними равномерно.

В зависимости от модели делители бывают широкополосные, узкополосные. Диапазон частот приборов колеблется от 0 до 40 ГГц.

Чаще всего волновое сопротивление составляет 50 или 75 Ом.

Показывает уровень взаимодействия нагрузки с линией передачи. Значение КСВН должно стремиться к минимуму для адекватной работы системы.

Величина, которая характеризует потребляемую на нагрев компонентов мощность, а также потери в линиях. Складывается из следующих видов потерь: связи, диэлектрических, проводниковых, КСВН.

Характеристика показывает, на какое количество децибел у каждого выхода мощность сигнала меньше, чем у входа. Если деление равномерно, параметр равен количеству выходов.

Развязка характеризует взаимосвязь выходов делителя. Для предотвращения взаимного наложения сигналов используется коэффициент развязки, значение которого должно быть не менее -18 дБм.

Максимальная мощность сигнала у входа, с которой способен работать делитель.

Разность мощности между двумя выходными портами, идеальное значение которой стремится к нулю.

Разница фаз между двумя портами у выхода, где значения составляют 0º, 90º или 180º в зависимости от используемого вида делителя.

Количество выходов прибора определяется количеством подключаемых к нему устройств, колеблется от 2 до 8 портов с равномерным распределением мощности между ними.

Основное назначение делителей мощности — разделение энергии из одного канала на несколько. Подобные системы широко используются в микроэлектронных устройствах — усилителях, аттенюаторах, фазовращателях, частотно-разделительных приборах, а также других устройствах СВЧ различного назначения.