윌킨슨 동력 분배기

마이크로파 엔지니어링과 회로 설계 분야에서 윌킨슨 파워 디비더는 모든 포트에서 일치하는 조건을 유지하면서 출력 포트 사이의 분리를 달성할 수 있는 특정 등급의 전력 디비더 회로다.윌킨슨 설계는 패시브 컴포넌트로 구성되기 때문에 파워 콤비너로도 사용될 수 있다.1960년 어니스트 윌킨슨에 의해 처음 출판된 ^[1]이 회로는 출력 포트 사이의 높은 격리가 개별 채널 간의 교차점화를 방지하므로 다중 채널을 이용하는 무선 주파수 통신 시스템에서 광범위하게 사용된다.

인쇄회로기판의 쿼터파 라인으로 쉽게 조작할 수 있는 쿼터파 변압기를 사용한다.또한 다른 형태의 전송 라인(예: 동축 케이블)이나 덩어리 회로 요소(인덕터 및 캐패시터)를 사용할 수도 있다.^[2]

이론

설계 주파수에서 2방향 등분할 Wilkinson 동력 분배기의 공통 사례에 대한 산란 매개변수는 다음과^[3] 같다.

${\displaystyle [S]={\frac {-j}{\sqrt{2}}:{\begin{bmatrix}0&1&1\1&0\\1&0\&0\\end{bmatrix}}}}}}$

S 행렬의 검사 결과, 네트워크가 역수(${\displaystyle {\mathrm{Si}}_{}}$ j${\displaystyle {}_{}}$= S ${\displaystyle j_{}}$ ${\displaystyle i_{}}$ ${\$임을 알 수 있다.$S_{ji}}$), that the terminals are matched (${\displaystyle S_{11},S_{22},S_{33}=0}$), that the output terminals are isolated (${\displaystyle S_{23},S_{32}}$=0), and that equal power division is achieved (${\displaystyle S_{21}=S_{31}}$).비위생적인 매트릭스는 네트워크가 손실된다는 사실에서 비롯된다.이상적인 Wilkinson 분할자는 S ${\displaystyle {21}_{}}$= ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {31}_{}}$=${\displaystyle }$- ${\displaystyle \text{3dB}}$= ${\displaystyle 20}$ ${\displaystyle {\log }_{}}$ ${\displaystyle {10}_{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$( ${\displaystyle 1\frac{\mathrm{}}{}}$ ${\displaystyle \frac{\sqrt{2\mathrm{}}}{}}$) ${\displaystyle S_{21}=S_{31}=-3\,{\text{d$.$B}}=20\log _{10}({\frac {1}{\sqrt{2}})$.

네트워크 정리는 분할자가 세 가지 조건(일치, 역수, 무손실) 모두를 동시에 만족시킬 수 없다는 것을 지배한다.윌킨슨 칸막이는 처음 두 개(일치 및 역수)를 만족시키며, 마지막 한 개(무손실)를 만족시킬 수 없다.그러므로, 네트워크에는 약간의 손실이 발생한다.

포트 2와 3의 신호가 위상에 있고 크기가 같을 때 손실이 발생하지 않는다.포트 2와 3에 노이즈가 입력될 경우 포트 1의 노이즈 레벨이 증가하지 않고, 노이즈 출력의 절반이 저항기에 분산된다.

계단식으로 입력 전력을 $n{\displaystyle }$ ${\displaystyle n}$ - 출력 수로$$ 나눌 수 있다.

Wilkinson Divider를 통한 불균등/비대칭 분할

포트 2와 3의 암이 비등가 임피던스와 연결되면 비대칭 전력분할을 달성할 수 있다.특성 임피던스가 $Z{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {0\mathrm{}}_{}}$ ${\$이고 P ${\displaystyle {2\mathrm{}}_{}}$ ${\$$3}$ 및$$ $P{\displaystyle {}_{}}$ 2 ${\$3$\},$ P ${\displaystyle {2\mathrm{}}_{}}$ ${\$$displaystyle P_{3}$로 전원을 분할하려는 경우 다음 방정식에 따라 설계를 생성할 수 있다$.$

새로운 상수 $K{\displaystyle }$ ${\displaystyle K}$이(가) 표현 용이성을 위해 정의되며$$, 여기서 ${\displaystyle {K\mathrm{}}^{}}$ 2${\displaystyle {}^{}}$= ${\displaystyle P\frac{{}_{}}{}}$ 3 ${\displaystyle \frac{{}_{}}{{}_{}}}$ ${\displaystyle \frac{{2\mathrm{}}_{}}{}}$ ${\$ K$^{2}={\frac {P_{3}}{P_{2}}:$

그 후 설계 지침은^[4] 다음과 같다.
${\displaystyle Z_{03}=Z_{0}{\sqrt {\1+K^{2}}{K^{3}}}}}}$
${\displaystyle Z_{02}=Z_{0}{\sqrt{K(1+K^{2}}}}}}}=K^{2}Z_{03}}}}}}$

${\displaystyle R=Z_{0}(K+{\frac {1}{K})}$

$K{\displaystyle }$= ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle K=1}$에 대해 균등 분할 Wilkinson Divider를 구한다$.$

참고 항목

• 동력 분배기 및 방향 연결기

참조

외부 링크

• 온라인 Wilkinson 전력 분할 계산기
• 온라인 저항 전력 분할 계산기
• 온라인 동축 전력 분할 계산기
• Wilkinson 파워 디비더 튜토리얼(다른 파워 디비더/결합기 페이지 포함)