ウィルキンソン電力分配器スプリッタコンバイナ

ウィルキンソン電力分配器スプリッタコンバイナ

- 概要とウィルキンソンデバイダスプリッタコンバイナの本質 - それはどのように動作するか、設計基準、および式。

ウィルキンソン分配器スプリッタ/ウィルキンソン合成器は、多くの場合、マイクロ波用途で使用されている電力スプリッタ/電力合成器の一形態です。 これは、簡単にプリント回路基板上の四分の一波長ラインとして製造された四分の一波長変成器を使用し、結果としてそれはまだ高レベルの性能を提供しながら、非常に安価で簡単なスプリッタ/除算器/コンバイナを証明する可能性を提供しています。 プリント回路基板の伝送線路のアプローチは広くウィルキンソン分割器/スプリッタ結合のために使用されるが、伝送線の他の形態（例えば、同軸ケーブル）または集中回路素子（インダクタ及びコンデンサ）を用いることも可能です。

それはまた知られているようにウィルキンソン電力分配器やウィルキンソンスプリッタはアーネスト・ウィルキンソン、当初1960sでそれを開発し、エレクトロニクス・エンジニアからその名を取ります。 ウィルキンソンは、IREトランスで彼のアイデアを発表しました。 「Nウェイ電力分配器」：マイクロ波理論とタイトルで1月1960で技術、上。

これは、これらの日の練習で見られる最も一般的な実装は、2つの方法で分周器のためのものであるが、今ウィルキンソンパワースプリッタとして知られているもののためのアイデアは、複数のポート・デバイスのためのものである紙のタイトルからも分かります。


ウィルキンソン電力分配器スプリッタコンバイナ長所と短所

ウィルキンソン電力分配スプリッタ/ウィルキンソン結合器を使用するかどうかを決定するためには、それらを使用することの長所と短所を比較検討する必要があります。

Advantages:

-シンプルさ：ウィルキンソンディバイダー/スプリッター/コンバイナーは特にシンプルで、プリント回路基板上のプリントコンポーネントを使用して簡単に実現できます。 集中定数インダクタおよびコンデンサ素子を使用することも可能ですが、これは全体的な設計を複雑にします。

-コスト：ウィルキンソン電力分割器がプリント回路基板要素を使用して実現される場合、コストは非常に低くなります-おそらく、使用される単一抵抗のそれを超える唯一の増加は、印刷要素の結果として使用される基板面積の増加に起因します。 ただし、損失を減らすには、低損失のPCB基板を使用する必要があり、これによりコストが増加します。

-損失：完全なコンポーネントが使用された場合、ウィルキンソンスプリッターディバイダーは、異なるポート間の電力の分割から生じる損失を超える追加の損失を導入しません。 これに加えて、ウィルキンソンスプリッタに使用される実際のコンポーネントは、特にPCB伝送ラインが低損失PCB基板材料とともに使用される場合、非常に低損失になる可能性があります。

-アイソレーション：ウィルキンソンディバイダー/コンバイナーは、「出力」ポート間に高度なアイソレーションを提供します。

短所：
-周波数応答：ウィルキンソンスプリッターはXNUMX/XNUMX波長伝送ラインの使用に基づいているため、帯域幅が制限されていますが、適度に広い帯域幅を提供するウィルキンソンスプリッターがいくつかあります。


2ウェイウィルキンソン電力分配器の基本
ウィルキンソン電力分配器の概念は、Nウェイ・システムのために使用することができるが、それは双方向システムとして動作するかを確認し、後でウィルキンソン電力分割器をn方法として使用することができる方法については、それを展開するのが最も簡単ですデバイス。
ウィルキンソン電力分配器/ウィルキンソン合成器は、互いに位相にある2つの出力信号を提供するために、入力信号を分割するために四分の一波長変成器を使用します。

2ウェイウィルキンソンポウRスプリッタ/ディバイダとウィルキンソンコンバイナ

また、アイソレーションを提供しながら、二つの出力ポートとの間に抵抗を一致に2つの出力を可能にします。 抵抗器は、任意の電力を消費しないため、結果としてウィルキンソン電力分配器は、理論的にロスレスすることができます。 実際にはそこにいくつかの損失がありますが、これらは一般的に低くなっています。

2ウェイウィルキンソン・デバイダ/コンバイナ内の値を計算することができます。

R = 2 x Zo

Zmatch = SQRT 2 x Zo

       = 1.414はZoとのxは

どこ：
Rは、2つのポートの間に接続された終端抵抗の値=
Zoとは、システム全体の特性インピーダンスを=

Zmatchは、電力分配合成器の脚の四分の一波長変成器のインピーダンスを=。

ウィルキンソン分周器の動作を確認するために、信号は上図の左側のポート、ポート1を入力してみてください。 信号は、物理的な分割に到達し、両方の出力、ポート2およびウィルキンソン分配器の3つに渡します。 スプリッタ/除算器の二つの脚部が同一であるように、出力に現れる信号は、同じ位相を持つことになります。 これは、ポート2と3が同電位になり、電流が抵抗に流れないことを意味します。

電力が分割されているように、ウィルキンソン分配器内のインピーダンスが維持されることを保証する必要があります。 これを達成するために、二つの出力ポートは、各2のインピーダンスとして現れなければならないのZoをxは - 並列に2 Zoとの二つの出力ポートはZoとの全体的なインピーダンスを紹介します。 インピーダンス変換は、スターポイントと出力の間に四分の一波長伝送線路を配置することによって達成される。 - 伝送線路は1.414 X Zoとのインピーダンスを有します。 このようにして、システム内のインピーダンスが維持されます。

ウィルキンソン・デバイダは、多くのRFアプリケーションのためのスプリッタ/除算器の理想的な形です。 これは、損失の低いレベルを提供し、出力ポート間のアイソレーションの高いレベルを維持します。 さらなる利点は、伝送線路素子が回路基板上に印刷することができるので、マイクロ波周波数で使用される場合、それは、多くの場合、非常に安価に行うことができることです。 これは、ウィルキンソン・デバイダに必要な成分のみが抵抗であることを意味します。

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