Схемы сложения и деления мощности (Power splitter/combiner)

[UR5FFR]

Как следует из названия задача этих устройств - разделить или просуммировать мощность на/с нескольких модулей с минимальным взаимовлиянием их друг на друга (изоляция). Рассматриваемые ниже схемы полностью реверсивны - т.е. любая схема деления мощности может использоваться для сложения и наоборот. Схемы имеют разное входное/выходное сопротивление.

Во всех приведенных ниже схемах используются трансформаторы на длинных линиях. Обычно это коаксиал или скрутка из двух проводов, намотанная на ферритовом кольце. Индуктивность обмотки выбирается такой, чтобы реактанс был не менее чем в 10 раз выше чем импедансы на которые работает линия.

По принципу действия схемы можно разделить на сложение токов и сложение напряжений. При сложении токов источники включаются параллельно. При этом сопротивление источников выше чем сопротивление нагрузки. Ниже приведены две реализации схемы сложения мощностей от двух источников.

ur5ffr_splitter_1.png (27.53 KiB) Viewed 7454 times

Суммировать можно мощности не только с двух модулей, но и с большего количества. Ниже приведены схемы для сложения мощностей с трех и четырех источников

ur5ffr_splitter_3.png (41.22 KiB) Viewed 7453 times

Пример практического применения - схема суммирования мощностей для усилителя мощностью 1kW с четырех блоков по 300W.

[UR5FFR]

Для сложения мощностей с усилителей мощности может быть более предпочтительная схема сложения напряжений. При этом источники сигнала включены последовательно, а их сопротивление ниже чем сопротивление нагрузки.

ur5ffr_splitter_4.png (24.91 KiB) Viewed 7453 times

Эти две схемы идентичны если обратить внимание на фазировку обмоток трансформатора.

Следующая схема складывает мощности от четырех источников. Слева исходная схема, справа - исключен нижний трансформатор на линии так как одна из его обмоток закорочена. Распределение нагрузки по трансформаторам в этих схемах неравномерное. Самый верхний трансформатор несет самую большую нагрузку

Еще один вариант реализации сумматора (обращаем внимание на фазировку обмоток)

ur5ffr_splitter_6.png (23.57 KiB) Viewed 7453 times

Суммирование большего количества источников можно делать в виде дерева. Например сумматор на 6 входов

ur5ffr_splitter_8.png (39.3 KiB) Viewed 7439 times

Комбинируя схемы сложения по току со схемами сложения по напряжению можно в некоторых пределах управлять трансформацией сопротивлений. Например следующая схема отличнается от предыдущей тем что на выходе используется сложение по току, в результате чего выходной импеданс уменьшился с 6R до 3/2 R

ur5ffr_splitter_9.png (40.43 KiB) Viewed 7438 times

[UR5FFR]

В самом начале была приведена схема сложения мощности с четырех источников на четырех трансформаторах с одинаковым входным и выходным сопротивлением 50ом. В ней использовались схемы сложения по току. Комбинируя схемы сложения по току со схемами сложения по напряжению можно построить сумматор с меньшим количеством трансформаторов. Ниже приведено два варианта таких схем - входное и выходное сопротивление у них одинаково