AntennaBOX: Wilkinson-манія

субота, 21 вересня 2019 р.

Wilkinson-манія

Бiльш детально про виготовлення суматорiв Wilkinson та гiбрiднi вiдгалуджувачi:

• Про квадратурні мости
• Як підключити Hybrid Couplers до Cross-YAGI
• Cross-YAGI & Helix та апаратура на SATCOM

Суматор Вілкінсона (дільник потужності Wilkinson)

Для узгодження двох 50-омних антен з 50-омним фідером використовується схема живлення на суматорі Wilkinson. В сутності призначений для синфазного підсумовування/розподілу потоку потужності та узгодження джерел (n-полюсників) із приймачем. Такими джерелами/приймачами можуть бути - підсилювачі потужності (PA), палети на MOSFET, антени з однаковим фазовим центром. Зазвичай таким суматором є - міст. У разі 3-х полюсника - два трансформуючих чверть лямбда відрізка лінії з хвильовим імпедансом:

Zw = sqrt(Zа х Zb)

де: Zа - імпеданс джерела, а Zb - імпеданс приймача:

Наприклад нам треба узгодити і скласти дві 50-ти омні антени з кабелем з 50 Ohm. Тоді еквівалентний імпеданс Zw кожного з двох відрізків в одній точці (у місці підключення зниження фідера) повинен бути 100 Ohm. Тобто. нам треба трансформувати 50 на 100, в результаті імпеданс узгоджуючого чверть лямбда шматка з урахуванням коефіцієнта укорочення повинен бути = v (50 * 100) = 70.7 Ohm. Установка резистора 100 Ohm між вихідними портами обов'язкова при складанні потужностей двох PA для запобігання виходу з ладу другого при несправності першого. В антенному застосуванні він необов'язковий.

Практичнi нюанси

На практиці використовується близький за імпедансом кабель з імпедансом 75 Ом, через невідповідність якого розрахунковому еквівалентному імпедансу після трансформації буде 112 Ohm. Два паралельно по 112 дадуть 56 Ohm та зростання SWR до 1.12. Для зниження SWR до 1.0 на всіх портах суматора Wilkinson можна включити коригувальні високовольтні конденсатори Ck (див. схему вище) з малим тангенсом кута діелектричних втрат та ємністю 2-5 pF. Наприклад, на невеликі потужності підійдуть підстроювальні КТ4-21б з керамічним діелектриком з тангенсом кута діелектричних втрат менше 0.002. Однак у своїй практиці для збереження електромагнітної ізоляції місць стику при виготовленні Wilkinson звик обмотувати з'єднання срібною коміркою з обрізків коаксіального кабелю і відновленням PTFE ізолятора. Ось ці навішування і служать такими корисними паразитними монтажними ємностями, що знижують SWR, що ви можете бачити на відеотестах Cross-YAGI у зборі.

В іншому на подальше зростання SWR і втрати впливає неточність виготовлення Wilkinson і матеріал діелектрика (втрати в діелектриці).

На цьому самому Вілкінсонi при розподілі сигналу порівну на кожен вихід "втрати" -3 dB (насправді не втрати, а відбір потужності), але при сумуванні двох антен з різною поляризацією ми втратимо в гіршому випадку ~ 0.5 dB (залежить від матеріалу діелектрика, SWR і точності виготовлення).

Постскриптум

Шановні читачі, якщо мої дописи вас зацікавили – пiдтримайте збiр або ставайте спонсорами Youtube-каналу LaboratoryW з ексклюзивними лайфхаками.

Кориснi матерiали

субота, 21 вересня 2019 р.

Wilkinson-манія

субота, 21 вересня 2019 р.