في أي مختبر للترددات الراديوية (RF) أو نظام هوائي معقد، تنشأ الحاجة إلى تقسيم إشارة واحدة إلى عدة قنوات أو، على العكس، دمجها. على الرغم من أن المهمة تبدو بسيطة، إلا أن اختيار مقسم (موزع) طاقة الترددات الراديوية الخاطئ يمكن أن يؤدي إلى فقدان كارثي للإشارة، وتداخل (Crosstalk) بين المنافذ، وحتى تلف المعدات.
اليوم، تسيطر طوبولوجيتان رئيسيتان على السوق: مقسم طاقة ويلكنسون ومقسم الطاقة المقاوم. في هذا الدليل، سنقارن مواصفاتها حتى تتمكن من اتخاذ الخيار الصحيح لمشروعك.
نقدم حلولاً تصل إلى 40 جيجا هرتز.
جدول مقارنة طوبولوجيا المقسمات
يكمن الاختلاف الرئيسي بين هذه الأجهزة في بنيتها الداخلية. إذا كنت بحاجة إلى الاختيار بين العزل وعرض النطاق الترددي، فراجع البيانات التالية (باستخدام نماذج ثنائية الاتجاه كمثال):
| الميزة | مقسم ويلكنسون (Wilkinson) | المقسم المقاوم (Resistive) |
| خسارة الإدراج النظرية | 3.0 ديسيبل (أدنى خسارة) | 6.0 ديسيبل (خسارة عالية) |
| العزل بين منافذ الإخراج | عالي (عادة > 20 ديسيبل) | منخفض (عادة حوالي 6 ديسيبل) |
| نطاق تردد التشغيل | ضيق / واسع باعتدال | واسع النطاق للغاية (من التيار المستمر إلى الميكروويف) |
| التشغيل كمدمج (Combiner) | ممتاز (يتم امتصاص الطاقة المنعكسة) | ضعيف (خسائر كبيرة) |
| معالجة الطاقة (Power Handling) | متوسط / عالي | منخفض (محدود بالمقاومات) |
3 أخطاء هندسية شائعة عند شراء مقسم
الخطأ الأول: تجاهل عزل المنافذ.
إذا كنت تبني منصة اختبار حيث قد تتداخل إشارتان، فلا يمكنك استخدام مقسم مقاوم. سيؤدي العزل البالغ 6 ديسيبل إلى تسرب الإشارة من المنفذ 2 إلى المنفذ 3. اختر طوبولوجيا ويلكنسون، والتي توفر فك ارتباط ممتاز.
الخطأ الثاني: محاولة تمرير التيار المستمر (DC) عبر ويلكنسون.
يستخدم مقسم ويلكنسون القياسي محولات ربع موجية ومقاوم عزل بين المخرجات. إنه لا يمرر التيار المستمر. إذا كان الهوائي النشط الخاص بك يتطلب طاقة تيار مستمر عبر كابل محوري، فأنت بحاجة إلى مقسمات متخصصة مزودة بمكثفات حجب التيار المستمر (DC-block) أو موزعات مقاومة.
الخطأ الثالث: استخدام مقسمات منخفضة الطاقة كمدمجات.
يمكن أن يعمل أي مقسم كمدمج. ومع ذلك، إذا كانت إشارات الإدخال غير متطابقة في الطور أو السعة، فإن الطاقة غير المتطابقة تتبدد عبر المقاوم الداخلي. إذا لم يكن المقاوم مصمماً لتحمل هذه الطاقة، فسوف يحترق على الفور.
الأسئلة الشائعة (FAQ)
Q: لماذا يحتوي مقسم ويلكنسون ثنائي الاتجاه دائماً على خسارة لا تقل عن 3 ديسيبل؟
A: هذا قانون أساسي لحفظ الطاقة. إذا قمت بتقسيم إشارة إدخال واحدة بالتساوي إلى مخرجين، فإن كل مخرج يتلقى نصف الطاقة بالضبط. تقليل الطاقة إلى النصف يعادل رياضياً -3 ديسيبل. أي خسارة تتجاوز 3 ديسيبل (على سبيل المثال، 3.4 ديسيبل في ورقة البيانات) هي خسارة داخلية من العوازل والموصلات.
Q: هل يمكنني ترك أحد مخارج المقسم غير متصل؟
A: لا يُنصح بذلك على الإطلاق. في هندسة الترددات الراديوية/الميكروويف، يجب إنهاء جميع منافذ المقسم غير المستخدمة بحمل متطابق (عادة 50 أوم). وإلا، فإن الإشارة المنعكسة ستعود إلى الدائرة، مما يؤدي إلى تدمير العزل وتقليل نسبة الموجة الواقفة (VSWR) للنظام بأكمله.