Wilkinson Power Divider Combiner Splitter

Wilkinson Power Divider Combiner Splitter

- Überblick und Grundlagen der Wilkinson-Teiler Splitter Kombinierer - wie es funktioniert, Design-Kriterien und Formeln.

Der Wilkinson-Teiler Splitter / Combiner Wilkinson ist eine Form der Leistungsteiler / Kombinierer Macht, die oft in Mikrowellenanwendungen verwendet wird. Es nutzt Viertelwellen Transformatoren, die leicht als Viertelwellenleitungen auf Leiterplatten und als Ergebnis ist es die Möglichkeit bietet, erweist sich als sehr günstig und einfach Teiler / Teiler / Kombinierer, während immer noch ein hohes Leistungsniveau hergestellt werden. Während die Leiterplatte Übertragungsleitung Ansatz ist weit verbreitet für die Wilkinson-Teiler / Splitter Kombinierer verwendet wird, ist es auch möglich, andere Formen der Übertragungsleitung (zB Koaxial-Kabel) oder einen Topf geworfen Schaltungselemente (Induktivitäten und Kondensatoren) zu verwenden.

Der Wilkinson-Leistungsteiler oder Wilkinson Teiler, wie es ist auch bekannt, hat seinen Namen von Ernest Wilkinson, der Elektronik-Ingenieur, der ursprünglich in den 1960s entwickelt. Wilkinson veröffentlicht seine Idee in IRE Trans. auf Microwave Theory and Techniques, im Januar 1960 unter dem Titel: "Ein N-Wege-Power Divider".

Es kann aus dem Titel der Arbeit, die die Idee für das, was jetzt als der Wilkinson-Leistungsteiler bekannt ist, ist für eine Mehrfachport-Gerät gesehen werden, obwohl die häufigste Anwendung in der Praxis gesehen, in diesen Tagen ist für eine Zwei-Wege-Teiler.


Wilkinson-Leistungsteiler Splitter Kombinierer Vor-und Nachteile

Um festzustellen, ob ein Wilkinson-Leistungsteiler Splitter / Combiner Wilkinson zu verwenden, ist es notwendig, eine Abwägung der Vor-und Nachteile der Verwendung von ihnen.

Vorteile:

-Einfachheit: Der Wilkinson-Teiler / Splitter / Kombinierer ist besonders einfach und kann leicht mit gedruckten Komponenten auf einer Leiterplatte realisiert werden. Es ist auch möglich, konzentrierte Induktor- und Kondensatorelemente zu verwenden, dies erschwert jedoch das Gesamtdesign.

-Kosten: Wenn der Wilkinson-Leistungsteiler mit Leiterplattenelementen realisiert wird, sind die Kosten sehr gering - möglicherweise resultiert die einzige Erhöhung über die des verwendeten Einzelwiderstands aus einer Vergrößerung der Leiterplattenfläche, die aufgrund der Leiterplatten verwendet wird. Um jedoch Verluste zu reduzieren, muss möglicherweise ein verlustarmes PCB-Substrat verwendet werden, was die Kosten erhöhen würde.

-Verlust: Wenn perfekte Komponenten verwendet würden, würde der Wilkinson-Splitter-Teiler keinen zusätzlichen Verlust verursachen, der über den Wert hinausgeht, der sich aus der Aufteilung der Leistung zwischen den verschiedenen Ports ergibt. Darüber hinaus können die für den Wilkinson-Splitter verwendeten realen Komponenten sehr verlustarm sein, insbesondere wenn PCB-Übertragungsleitungen zusammen mit verlustarmem PCB-Substratmaterial verwendet werden.

-Isolation: Der Wilkinson-Teiler / Kombinierer bietet ein hohes Maß an Isolation zwischen den "Ausgangs" -Anschlüssen.

Nachteile:
-Frequenzgang: Da der Wilkinson-Splitter auf der Verwendung von Viertelwellen-Übertragungsleitungen basiert, hat er eine begrenzte Bandbreite, obwohl einige Wilkinson-Splitter verfügbar sind, die relativ große Bandbreiten bieten.


2 Weg Wilkinson-Leistungsteiler Grundlagen
Obwohl der Wilkinson-Leistungsteiler Konzept kann für einen N-Wege-System verwendet werden, ist es am einfachsten, wie es als ein Zwei-Wege-System arbeitet, und später erweitern, um zu sehen, wie der Wilkinson-Leistungsteiler kann als ein n-Wege verwendet werden, Gerät.
Der Wilkinson-Leistungsteiler / Wilkinson-Kombinierer verwendet Viertelwellenwandler, um das Eingangssignal zu zwei Ausgangssignale, die in Phase miteinander sind, bereitzustellen aufgeteilt.

Ein Zwei-Wege-Wilkinson power Teiler / Teiler und Wilkinson-Kombinierer

Der Widerstand zwischen den beiden Ausgangsanschlüssen können die beiden Ausgänge abgestimmt und gleichzeitig eine Isolation. Der Widerstand nicht zerstreuen keine Macht, und als Ergebnis der Wilkinson-Leistungsteiler kann theoretisch verlustfrei sein. In der Praxis gibt es einige Verluste, aber diese sind in der Regel gering.

Die Werte innerhalb des Zwei-Wege-Wilkinson-Teiler / Kombinierer berechnet werden:

R = 2 x Zo

Zmatch = SQRT 2 x Zo

       = 1.414 x Zo

Wo:
R = der Wert des Abschlusswiderstandes zwischen den beiden Anschlüssen verbunden sind
Zo = die charakteristische Impedanz des Gesamtsystems

Zmatch = die Impedanz der Viertelwellenwandler in den Beinen des Leistungsteilers Kombinierer.

Um zu sehen, wie der Wilkinson-Teiler funktioniert, sollten Sie ein Signal, das in die linke Hand Hafen, Hafen 1 im obigen Diagramm. Das Signal der physikalischen geteilten erreicht und passiert auf beide Ausgänge, zwei und drei Anschlüsse des Wilkinson-Teilers. Da die beiden Schenkel Teiler / Teiler gleich sind, werden die Signale an den Ausgängen erscheinen, haben die gleiche Phase. Dies bedeutet, dass die Anschlüsse und 2 3 wird auf dem gleichen Potential und kein Strom in den Widerstand fließt.

Da die Leistung aufgeteilt wird, ist es notwendig, sicherzustellen, dass die Impedanz innerhalb des Wilkinson-Teilers beibehalten. Um dies zu erreichen, müssen die beiden Ausgangsanschlüsse jeweils erscheinen als eine Impedanz Zo 2 x - die beiden Ausgangsanschlüsse des 2 Zo parallel eine Gesamtimpedanz Zo präsentieren. Die Übertragungsleitung hat eine Impedanz von 1.414 x Zo - Die Impedanz-Transformation, indem Sie eine Viertelwellen-Übertragungsleitung zwischen dem Sternpunkt und den Ausgang erreicht. Auf diese Weise wird die Impedanz innerhalb des Systems aufrechterhalten.

Der Wilkinson-Teiler ist eine ideale Form der Teiler / Teiler für viele HF-Anwendungen. Es bietet einen niedrigen Verlust und einen hohen Pegel bei der Isolation zwischen den Ausgangstoren. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie oft sehr billig gemacht, wenn bei Mikrowellenfrequenzen verwendet werden, da die Übertragungsleitungselemente auf der Leiterplatte gedruckt werden. Dies bedeutet, daß die einzige Komponente für die Wilkinson-Teiler benötigt ein Widerstand ist.

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