Схемы сложения и деления мощности (Power splitter/combiner)

Post Reply
UR5FFR
Site Admin
Posts: 2187
Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Позывной: UR5FFR
Location: Odessa

Схемы сложения и деления мощности (Power splitter/combiner)

Post by 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
ur5ffr_splitter_1.png (27.53 KiB) Viewed 2470 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
ur5ffr_splitter_3.png (41.22 KiB) Viewed 2469 times
Пример практического применения - схема суммирования мощностей для усилителя мощностью 1kW с четырех блоков по 300W.
ur5ffr_splitter_2.png
Attachments
98032.pdf
AN98032 Combining units for 1kW wideband HF amplifier
(155.17 KiB) Downloaded 200 times
UR5FFR
Site Admin
Posts: 2187
Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Позывной: UR5FFR
Location: Odessa

Re: Схемы сложения и деления мощности (Power splitter/combin

Post by 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
ur5ffr_splitter_4.png (24.91 KiB) Viewed 2469 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
ur5ffr_splitter_5.png
Еще один вариант реализации сумматора (обращаем внимание на фазировку обмоток)
ur5ffr_splitter_6.png
ur5ffr_splitter_6.png (23.57 KiB) Viewed 2469 times
Суммирование большего количества источников можно делать в виде дерева. Например сумматор на 6 входов
ur5ffr_splitter_8.png
ur5ffr_splitter_8.png (39.3 KiB) Viewed 2455 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
ur5ffr_splitter_9.png (40.43 KiB) Viewed 2454 times
UR5FFR
Site Admin
Posts: 2187
Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Позывной: UR5FFR
Location: Odessa

Re: Схемы сложения и деления мощности (Power splitter/combin

Post by 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
ur5ffr_splitter_7.png
Post Reply