RFパワーコンバイナの片方のポートにだけ入力信号を与えると，なぜ出力パワーは1/2になるのか？

2ポートコンバイナの片方のポートにだけ入力信号を与えたとき，出力信号のパワーが 入力の1/2 になってしまうのはなぜですか？

出力側が2ポートのハイブリッド型パワーディバイダに入力信号パワー A を与えたとき，各ポートには A / 2 のパワーが出力されると思います。

①同じディバイダを逆向きにコンバイナとして使用することにして，各ポートに任意の入力信号パワー A, B を与えると，2つの入力信号の和 A+B が出力されると思います。

②コンバイナの入力の2ポートのうち，片方のポートを50オームに終端し，もう一方のポートだけから信号Aを入力したとすると，出力信号は A / 2 になると思います。

①の原理を②にそのまま適用するのであれば，出力信号は A+0になり，入力信号パワー A がそのまま出力されるように思いますが，なぜそうならないのでしょうか？

No.2 ベストアンサー 回答者： phenylalanine 回答日時： 2024/05/03 21:28

不条理は、①の仮定から生じていそうです。

電力の A+B は、任意電力比では成立せず、A, B が同一電力の場合に限定されるのではありませんか。

両入力ポートから出力へのゲインが等しく、２つの同一入力電力に対して電力が２倍なら、電圧は √2 倍になります。当該コンバイナは「線形回路」でしょうから「電圧に関して重ねの理」が成立せざるを得ません。また片方の入力ポートから他入力ポートには信号が抜けないようになっていて、返せば、入力ポートは他入力状況によらず 50Ω 一定です。これら３条件を満たすとなれば、出力電圧は、
　( Va + Vb ) / √2　
のように合成される機構しか許されないでしょう。

従って、片入力の場合、出力電圧は入力電圧の 1/ √2、電力は 1/2 です。この時、もし当該コンバイナが ４ポートならば外付抵抗、３ポートならば内蔵抵抗に半分の電力が吸収されています。両ポートに同一電力が入力されると、この抵抗の消費は無くなります。ポートインピーダンスを一定に保ちつつ「任意電力比」の無損失合成は、回路定数可変なくしては不可能に思えますが、如何でしょう。なお、ディバイダとして用いた時、他出力の短絡開放に関わらず、 1/2 電力が得られますが、この場合の余剰電力の吸収も当抵抗によるものです。

SPICE でシミュレーションしてみると感じが掴めると思います。ウィルキンソンディバイダが入力容易でしょう、

No.1 回答者： m-jiro 回答日時： 2024/05/03 00:14

>　2ポートコンバイナの片方のポートにだけ入力信号を与えたとき，出力信号のパワーが 入力の1/2 になってしまうのはなぜですか？

→　2つの入力を1つの出力に合成するものですね。
なりません。若干の通過ロス（挿入損失）はありますが全電力が出て来ます。
もし半分しか出て来ないなら残りの半分はどこへ行くのでしょう？　もしかして挿入損失が大きいために「半分」になったように見えるのかも？


>　出力側が2ポートのハイブリッド型パワーディバイダに入力信号パワー A を与えたとき，各ポートには A / 2 のパワーが出力されると思います。
→　そのとおり。


>　①同じディバイダを逆向きにコンバイナとして使用することにして，各ポートに任意の入力信号パワー A, B を与えると，2つの入力信号の和 A+B が出力されると思います。
→　逆向きにも使用可能な装置ならそうなります。


>　②コンバイナの入力の2ポートのうち，片方のポートを50オームに終端し，もう一方のポートだけから信号Aを入力したとすると，出力信号は A / 2 になると思います。
→　なりません。Aが出て来ます（挿入損失のため若干は下がりますが）。
A/2しか出て来ないなら残ったA/2は反射として信号源に戻ることになりますね。好ましいことではないですね。
またA入力に入れた電力の一部がB入力から出てきてもダメです（若干は洩れてきますが）。


>　①の原理を②にそのまま適用するのであれば，出力信号は A+0になり，入力信号パワー A がそのまま出力されるように思いますが，なぜそうならないのでしょうか？
→　Aがそのまま出るはずです。そうならないのなら挿入損失が相当大きいのかもしれないです。
それ、逆向きにも使える装置ですか？　挿入損失は十分に小さいですか？