Что такое делитель мощности
Делитель мощности — пассивное устройство, которое делит входной высокочастотный сигнал на несколько равных частей. В сетях связи его ещё называют сплиттером, разветвителем или делителем сигнала; в классификации ГОСТ 15094-69 такие изделия относятся к виду Э5 «Разветвители». У делителя один вход и два или больше выходов, и на каждом выходе мощность одинакова.
В распределённой антенной системе делитель стоит в точке, где одна кабельная трасса должна превратиться в несколько равнозначных: две половины этажа, три зоны торгового зала, четыре въезда паркинга. На частотах сотовой связи его делают из отрезков коаксиальной или полосковой линии, поэтому говорят о делителях мощности СВЧ.
Делитель взаимен: подав сигналы на выходы, можно сложить их на входе. Но сложение двух разных передатчиков через делитель — не лучшая идея, об этом ниже.
Откуда берутся 3, 4,8 и 6 дБ
Если мощность делится поровну на N выходов, каждому достаётся 1/N входной. В децибелах это деление равно 10·lg N. Цифры в паспорте делителя — не потери, а прямое следствие закона сохранения энергии.
| Выходов | Деление 10·lg N | Доля мощности на выход |
|---|---|---|
| 2 | 3,01 дБ | 50,0 % |
| 3 | 4,77 дБ | 33,3 % |
| 4 | 6,02 дБ | 25,0 % |
| 6 | 7,78 дБ | 16,7 % |
| 8 | 9,03 дБ | 12,5 % |
Реальный делитель отнимает немного сверх этого — вносимые потери в проводниках, диэлектрике и соединителях. В паспорте их указывают отдельно, и при расчёте их прибавляют к делению.
Частая путаница: «делитель на 4 выхода теряет 6 дБ». Нет — 6 дБ получает каждая из четырёх ветвей, в сумме мощность та же. Теряется только то, что указано как вносимые потери.
Типы делителей мощности
Запрос «типы делителей мощности» объединяет несколько разных классификаций: по схеме, по конструкции линии и по числу выходов. Разберём то, что важно при выборе.
Делитель Уилкинсона (Вилкинсона)
Классическая схема для СВЧ. Вход разветвляется на два отрезка линии длиной в четверть волны с волновым сопротивлением √2·Z0; при Z0 = 50 Ом это около 70,7 Ом. Между выходами включён резистор 2·Z0, то есть 100 Ом. Пока сигналы на выходах одинаковы, ток через резистор не течёт и мощность не рассеивается; если же энергия приходит с одного выхода, резистор поглощает её, и второй выход её почти не видит.
Один четвертьволновый отрезок хорошо работает в узкой полосе. Для широких полос, вроде 700–3800 МГц, делают несколько ступеней, поэтому широкополосный делитель длиннее узкополосного.
Резистивный делитель
Звезда из резисторов без частотно-зависимых элементов. Работает от постоянного тока до высоких частот, но честно рассеивает мощность: в схеме на два выхода с тремя резисторами Z0/3 на каждом выходе получается −6,0 дБ вместо −3 дБ. Поэтому резистивные делители берут в измерительных стендах, а не в передающем тракте.
Гибридный мост и кольцевой делитель
Мост 3 дБ и кольцевой делитель тоже делят мощность пополам, но дают разный фазовый сдвиг на выходах. Мост нужен там, где важна развязка входов, например при объединении двух передатчиков. Для простой разводки по антеннам достаточно делителя.
Коаксиальный и микрополосковый
Микрополосковый делитель выполнен на печатной плате и встраивается внутрь модулей. Коаксиальный — отдельный корпус с соединителями, который ставят в кабельную трассу; именно он работает в DAS, на мачтах и в шкафах базовых станций, держит сотни ватт и нормирован по интермодуляции.
Развязка выходов
Развязка показывает, какая часть сигнала, попавшего на один выход, доходит до другого. Она важна, когда на выходах разные нагрузки: антенна с плохим согласованием отражает часть мощности, и без развязки это отражение гуляло бы по соседним ветвям.
- У делителя Уилкинсона развязку обеспечивает резистор между выходами.
- У простого Т-разветвителя без резистора развязки практически нет.
- Неиспользуемый выход закрывают согласованной нагрузкой 50 Ом — открытый порт отражает мощность обратно.
Расчёт уровня на антенне
Считаем на подтверждённых паспортом цифрах. Источник выдаёт 43 дБм (20 Вт). Сигнал проходит через делитель КАДАММ ДМ-4-790/3800 на четыре выхода: деление 6,0 дБ, вносимые потери по паспорту ≤0,6 дБ.
| Шаг | Расчёт | Уровень |
|---|---|---|
| Источник | — | 43,0 дБм |
| Деление на 4 выхода | −6,0 дБ | 37,0 дБм |
| Потери делителя | −0,6 дБ | 36,4 дБм на каждом выходе |
Дальше из этого уровня вычитают потери кабеля до антенны и соединителей. Если на антенне не хватает уровня, стоит проверить, не лучше ли вместо деления поровну поставить цепочку ответвителей.
Каскады на 6 и 8 выходов
Серийные делители обычно бывают на 2, 3 и 4 выхода. Больше ветвей собирают каскадом. Пример — паркинг на восемь антенн: сначала делитель на 2 выхода, затем на каждом выходе делитель на 4.
| Ступень | Деление | Потери по паспорту | Итого от источника |
|---|---|---|---|
| КАДАММ ДМ-2-790/3800 | 3,0 дБ | ≤0,4 дБ | до 3,4 дБ |
| КАДАММ ДМ-4-790/3800 | 6,0 дБ | ≤0,6 дБ | до 10,0 дБ |
При 43 дБм на входе каждая из восьми ветвей получает не меньше 33,0 дБм до потерь в кабелях. Для сравнения, идеальное деление на 8 — 9,03 дБ; разница — собственные потери двух ступеней.
Каскад на 6 выходов собирают из делителей на 2 и на 3. Ветви в каскаде получаются равными, только если все делители одной ступени одинаковы.
Как выбрать делитель мощности
| Что определить | Почему это важно | Что смотреть в паспорте |
|---|---|---|
| Все системы в кабеле | полоса должна перекрывать все диапазоны с запасом | диапазон частот |
| Число равнозначных ветвей | лишние выходы увеличивают деление | число выходов, деление |
| Мощность в точке установки | у источника мощность максимальна | допустимая мощность |
| Число операторов | общий тракт требует нормированной интермодуляции | PIM3 |
| Тип соединителей | переходники добавляют потери и точки интермодуляции | соединители |
| Место установки | улица, потолок, шкаф | степень защиты, температура |
Отдельно про полосу. Запросы вида «делитель мощности 6 ГГц» и «700–2700» появляются потому, что в одном кабеле часто идут сотовые диапазоны вместе с 5G или Wi-Fi. Делитель, рассчитанный на узкую полосу, на краях чужого диапазона ухудшает согласование и деление.
Как проверить делитель на объекте
После монтажа делитель проверяют вместе с кабелями, а не отдельно: большая часть проблем прячется в соединителях и переходниках рядом с ним.
Согласование входа
Анализатором измеряют КСВН или возвратные потери со стороны входа, когда все выходы нагружены антеннами или согласованными нагрузками. Сравнивают с паспортом делителя и с соседними ветвями.
Равенство уровней на выходах
Подают тестовый сигнал и измеряют уровень на каждом выходе. Разница между выходами у исправного делителя мала; заметно просевший выход обычно указывает на плохо затянутый или повреждённый соединитель.
Обрыв одной ветви
Если кабель к одной антенне оборван или отключён, соответствующий выход работает на отражение. У делителя Уилкинсона развязка удерживает это отражение от соседних ветвей, но согласование входа ухудшается — это видно по КСВН со стороны источника.
Интермодуляция
В тракте нескольких операторов проверяют PIM всей линии. Источником продуктов чаще бывают соединители и переходники, поэтому в спецификацию закладывают делители сразу с нужным типом соединителей.
Делитель, ответвитель и сумматор
| Устройство | Что делает | Где ставят |
|---|---|---|
| Делитель мощности | делит поровну на 2–4 и более выхода | ветвление на равнозначные антенны |
| Направленный ответвитель | отдаёт в отвод малую долю, остальное пропускает | цепочка антенн вдоль линии, контрольный порт |
| Антенный сумматор | объединяет разные частотные полосы в один фидер | ввод нескольких систем в общий кабель |
Через делитель можно сложить сигналы, но потери сложения для двух разных передатчиков велики, а развязка их друг от друга ограничена. Для объединения систем служат сумматоры и гибридные мосты.
Типичные ошибки
- Делитель с запасом выходов «на будущее»: неиспользуемый выход увеличивает деление для всех ветвей.
- Открытый выход без согласованной нагрузки — отражение и ухудшение согласования.
- Делитель в протяжённой линии, где антенны стоят одна за другой: дальним не хватает уровня.
- Полоса делителя впритык к рабочим диапазонам.
- Расчёт уровня только по делению, без вносимых потерь и кабеля.
Серии KADAMM
Мы производим девять серий коаксиальных делителей на 2, 3 и 4 выхода — от 340 до 6000 МГц. Серия ДМ-340/2700К и серия ДМ-340/2700 — разные изделия с разными корпусами и соединителями.
| Серия | Полоса | Исполнения | Страница |
|---|---|---|---|
| КАДАММ ДМ-340/2700К | 340–2700 МГц | выходы 2/3/4, соединители 4.3-10, N, мощность 300 / 1500 Вт (4.3-10), 300 / 800 Вт (N) | Открыть |
| КАДАММ ДМ-340/2700 | 340–2700 МГц | выходы 2/3/4, потери ≤0,4 / ≤0,6 / ≤0,6 дБ, 300 Вт | Открыть |
| КАДАММ ДМ-340/3800 | 340–3800 МГц | выходы 2/3/4, соединители 4.3-10, 7-16, N, мощность до 500 / до 2000 Вт (по исполнению) | Открыть |
| КАДАММ ДМ-550/6000 | 550–6000 МГц | выходы 2/3/4, соединители 4.3-10, 7-16, N, мощность до 500 / до 2000 Вт (по исполнению) | Открыть |
| КАДАММ ДМ-617/4200 | 617–4200 МГц | выходы 2/3/4, соединители 4.3-10, 7-16, N, мощность до 500 / до 2000 Вт (по исполнению) | Открыть |
| КАДАММ ДМ-698/3800 | 698–3800 МГц | выходы 2/3/4, соединители 4.3-10, 7-16, N, мощность до 500 / до 2000 Вт (по исполнению) | Открыть |
| КАДАММ ДМ-698/4000 | 698–4000 МГц | выходы 2/3/4, соединители 4.3-10, N, мощность до 300 / до 1500 Вт (по исполнению) | Открыть |
| КАДАММ ДМ-790/2700 | 790–2700 МГц | выходы 2/3/4, потери ≤0,3 / ≤0,5 / ≤0,5 дБ, 200 Вт | Открыть |
| КАДАММ ДМ-790/3800 | 790–3800 МГц | выходы 2/3/4, потери ≤0,4 / ≤0,6 / ≤0,6 дБ, 300 Вт | Открыть |
