ERAVANT 品名または写真からERAVANTの製品サイトにリンクします。製品から詳細、カタログにリンクします。 カップラー ブロードウォール導波管方向性結合器 同軸 方向性結合器 同軸ハイブリッド 結合器 双方向性導波管カップラー デュアル 方向導波管カップラー スタンダード 導波管方向性カップラー 導波管クロスガイド POWER HANDLING OF WAVEGUIDE POWER COMBINER, DIRECTIONAL COUPLER, CROSSGUIDE COUPLER AND WAVEGUIDE TO COAX ADAPTER Category: Product Support Published by: Eravant, 10/15/2019 10:04 am 導波管電力結合器、方向性結合器、クロスガイド結合器および導波管から同軸アダプターへのパワー処理 歴史的には、ミリ波周波数範囲、特に Ka バンド以上の高周波帯域で利用できる CW パワーは限られていました。 したがって、特別な注意が必要な特定の専用高電力アプリケーションやプログラムの場合を除いて、電力処理はほとんどの顧客にとって大きな懸念事項ではありませんでした。 半導体の進歩とその応用範囲が拡大するにつれ、窒化ガリウムデバイス (GaN) などの技術により、5G、IoT、小型衛星、その他多くの商用、航空宇宙、軍事システムの拡張が可能になります。 しかし、このため、高周波デバイスであっても、より高い電力処理能力の仕様が必要となります。 Eravant の顧客の多くは、導波管電力結合器、方向性結合器、クロスガイド結合器、導波管 - 同軸アダプターなどの製品で数百ワットのオーダーの電力処理について、より厳格な仕様を要求することが増えています。 これらの仕様は不明瞭であるか、多くのデータシートに記載されていません。 Eravant はこれらのデータシートの更新に取り組んでいますが、このブログは、高出力のテスト機器を入手することが難しいため、実際のテストを行わずに電力処理を推定する方法をお客様が理解できるようにすることを目的としています。 さらに、このブログでは、これらのデバイスの潜在的な電力処理能力を最大限に発揮できるように、デバイスが使用される条件についても説明する予定です。 さらに、機械加工、アセンブリの一貫性、材料の品質など、デバイスの電力処理に影響を与える可能性のある要因は他にもたくさんあります。 温度、湿度、高度、塵埃などの環境条件も、電力処理に大きく影響する可能性があります。 すべてのモデルに対して、全般的に正確な電力処理を提供することは困難または非現実的です。 代わりに、EVARANT は、より実用的で役立つ可能性のあるガイドラインと保守的に見積もられた電力処理を提供することを目的としています。
1. 導波管電力結合器 SWPシリーズ Eravant の導波管電力結合器は Magic Tee ベースです。 入力ポートまたは電力結合ポートは H プレーン ポートであり、出力または電力分割ポートはコリニア ポートです。 E プレーン ポートは、一致する負荷で終端されます。 一般に、導波管電力結合器の電力処理は、終端負荷の電力処理容量によって制限されます。 上記に基づいて、E バンド電力分割器の電力処理は次のように推定されます。 Figure 1. E-Band 4-Way Waveguide Power Combiner, Model SWP-71386304-12-E1 E ポートと H ポートの絶縁は、ポートが適切に整合している場合、E バンド Magic Tee データシートに示されているように 30 dB (標準) です。 E バンド終端負荷の耐電力は約 27 dBm です。 したがって、電力結合器の電力処理は理論的には +57 dBm (500 ワット) になります。 しかし、完全に一致することを前提とするのは理想主義的すぎます。 E バンド電力分割器の電力処理は、10 dB バックオフで +47 dBm (50 ワット) に控えめに指定できます。 もちろん、ポートのマッチングが著しく悪く、入力ポートの信号の振幅と位相が 100% に近い不整合である場合、電力結合器が損傷する可能性は依然としてあります。 2. 導波管方向性結合器 SWDシリーズ Eravant は、標準 3 ポート方向性結合器、双方向性結合器、およびデュアル方向性結合器など、数種類の導波路方向性結合器を提供しています。 これら 3 つのタイプのうち、内部終端負荷を含まないのは双方向カプラだけです。 方向性結合器の電力処理は、導波路結合構成によって決まります。 E バンド導波管双方向カプラの場合、多穴の機械構造により、推定電力処理はキロワットの範囲内になるはずです。 控えめに言って、100 ワットには 10 dB のバックオフが与えられます。 3 ポート方向性結合器および双方向性結合器の場合、内部終端負荷が制限要因となります。 極端な例は 3 dB 方向性結合器です。 このタイプのカプラは内部負荷を使用し、SWP シリーズで説明したように +27 dBm (500 mW) の電力を処理できます。 したがって、全電力反射の最悪のシナリオを考慮すると、カプラーの電力処理は +30 dBm (1 ワット) になります。 一方、ポートが適切に整合している場合、カプラーは 40 dB で指定されたカプラーの指向性の助けを借りて +43 dBm (20 ワット) を処理できます。 完全反射シナリオはまれであると想定して、カプラーの電力処理は 5 ワットに指定されています。 ここから、3、10、および 20 dB の 3 ポートおよび双方向 V バンド導波管カプラーの電力処理は、結合レベルごとにそれぞれ 5 ワット、10 ワット、および 100 ワットとして指定されます。 100 ワットの電力処理の上限は、双方向カプラの電力処理値に近づく傾向があります。 考慮すべきもう 1 つの点は、負荷材料と機械構造の耐電力能力により、低周波導波管コンポーネントの耐電力が高周波導波管コンポーネントの耐電力よりも高いことです。 Figure 2. V-Band Waveguide Directional Coupler, Model SWB-1040H-15-SB 3. 導波管クロスガイドカプラ SWXシリーズ 導波管クロスガイドカプラには、3 ポートと 4 ポートの 2 つのタイプがあります。 方向性結合器と同様に、3 ポート バージョンには内部負荷がありますが、4 ポート バージョンには内部負荷がありません。 したがって、電力処理に関する考慮事項は、クロスガイド カプラの指向性が約 25 dB 低いことを除いて、方向性カプラと非常に似ています。 そのため、カプラーの電力処理は 25 dB 低くなります。 言い換えると、10 dB E バンド導波路クロスガイド カプラの電力処理は、それぞれ +37 dBm (5 W)、20 dB、+47 dBm (50 W)、および 30 dB、+57 dBm (500 W) になります。 。 ただし、3ポートEバンドクロスガイドカプラの上限電力は+50dBm（100W）とする。 対照的に、4 ポート導波路方向性結合器は全体で +50 dBm (100 W) です。 Figure 3. E-Band 3-Port Waveguide Directional Coupler, Model SWX-69390320-12-3B 4. 導波管 - 同軸アダプター、SWC シリーズ Eravant の導波管 - 同軸アダプターは、カスタム設計の導波管と市販の標準同軸コネクターで構成されています。 導波管から同軸アダプターへの電力制限は、同軸コネクターによって制限されます。 以下は、同軸コネクタの大手メーカーである Southwest Microwave が発行している同軸コネクタの電力処理表です。 標準コネクタの実際の電力処理速度は公表されている値よりも高いですが、このグラフはかなり控えめに計算および推定されています。 たとえば、2.92 mm SWC-28KF-R1 コネクタの電力処理は +43 dBm (20 ワット) と規定されています。 このコネクタは、室温および海面レベルで DC ～ 40 GHz の周波数範囲で 50 ワット CW まで良好に動作できることが判明しました。 したがって、エラバント導波管 - 同軸アダプター SWC シリーズの公表されている電力処理は、非常に保守的なものとなるように意図されています。 係数 2 は、SWC シリーズ アダプタの公表されている電力処理に適用できます。 Figure 4. Power Handling of the Coax Connector, Courtesy of Southwest Microwave Inc. Figure 5. Ka Band Waveguide to Coax Adapter, Model SWC-28KF-R1 and SWC-28KM-R1
