Сумматор мощности в системе волноводного тракта

Сумматор мощности (комбайнер) — устройство, которое объединяет поступающие с нескольких входов (входных плеч) потоки мощности сигнала на одном выходе (выходном плече).

Такой прибор может быть объединен с делителем мощности или работать автономно.

Есть несколько разновидностей подобных устройств:

Объединяют поступающие от суммируемых источников сигналы, где фазы входного, а также каждого из выходных сигналов идентичны. Примером синфазного прибора может быть тройник (микрополосковый, коаксиальный, волноводный в Е-плоскости) или сумматор Уилкинсона.

Согласование волновых сопротивлений выступает основной задачей сумматора. Процесс осуществляется при помощи отрезков линий, имеющих длину в четверть волны.

Линия в цепях высокой частоты имеет волновое сопротивление. Соединение нескольких линий представляет собой коммутацию резисторов, имеющих равные импедансу сопротивления.

Подобные приборы широкополосны, компактны, однако обладают высоким уровнем вносимого затухания, достигающим 6 дБ.

Данные приборы классифицируются следующим образом:

● Коаксиальные — взаимодействуют с метровым, дециметровым диапазонами, применяются в антенно-фидерных каналах радиотехнических систем радиолокации, связи, навигации;

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

● Полосковые — основу действия составляет наличие дополнительных проводящих полосок, расположенных около резистора сумматора, которые образуют добавочную емкость между линиями у выхода, что обеспечивает координацию работы выходной линии передачи и резистора при высокочастотном взаимодействии. Полосковые сумматоры практически не производятся как отдельные, входят в состав более сложных устройств, предназначены для сложения сигналов сантиметрового диапазона.

● Трехплечие (тройники):

— Y-образные — несогласованные неразъемные, редко применяемые на практике устройства. Представляют собой распайку трех коаксиальных кабелей с развернутыми под определенным углом (около 120º) плечами;
— Т-образные — представлены отрезками коаксиальных жестких линий, оснащенных разъемами на концах. Изготавливаются как автономные устройства.

● Многоплечие — регулируют ответвления энергии, мощность проходящей волны, коммутации, суммацию сигналов, измерения волноводного тракта.

Технические характеристики устройств подобного типа включают:

От числа выходов зависит количество конечных подключаемых к прибору устройств. Чаще всего они имеют 2 или 4 выхода, иногда — 6 или 8. Мощность между ними имеет равномерное распределение.

Сумматоры бывают широкополосные, узкополосные. Вид устройства зависит от конкретной модели. Диапазон частот приборов варьируется от 0 до 40 ГГц.

Чаще всего волновое сопротивление имеет значения 50 или 75 Ом.

Показывает уровень взаимодействия нагрузки с линией передачи. Для адекватной работы системы значение КСВН должно быть как можно меньше.

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

Характеристика отображает, на какое количество децибел у каждого выхода мощность сигнала меньше, чем у входа. При равномерном суммировании параметр эквивалентен количеству выходов.

Развязка отражает взаимосвязь выходов сумматора. Для предупреждения взаимного наложения сигналов применяется коэффициент развязки, значение которого должно составлять не менее -18 дБм.

Максимальная мощность сигнала, с которой способен работать сумматор, определяемая у входа.

Разница мощности между двумя портами на выходе, идеальное значение которой стремится к нулю.

Разность фаз между двумя выходными портами, где значения равны 0º, 90º или 180º в зависимости от используемого типа сумматора.

Количество выходов устройства зависит от количества подключаемых к нему приборов, составляет от 2 до 8 портов, где мощность равномерно распределена между всеми выходами.

Основное назначение сумматоров мощности — объединение энергии из нескольких каналов в один. Такие системы широко используются среди схем суммирования мощностей генераторов, фазовращателей, усилителей, аттенюаторов, измерительной аппаратуры, АФАР, а также других устройств СВЧ, предназначенных для решения различных задач.