第五章高频功率放大器讲解.ppt

* (1) 1：1传输线变压器 4. 常用传输线变压器分析 1：1传输线变压器，又叫倒相变压器。当传输线无损时，可以认为u1=u2和i1=i2。 us RL Rs u1 u2 i1 i2 如果传输线的特性阻抗： 传输线输出端的等效阻抗为： 输入端（1、3端）的等效阻抗为 ： 为了实现传输线变压器与负载的匹配，要求： 为了实现信号源与传输线变压器的匹配，要求： 1：1传输线变压器，最佳匹配状态应该满足 ： 满足最佳功率传输条件的传输线特性阻抗为： 1：1传输线变压器具有最大的功率输出。但实际上，在各种放大电路中RL正好等于信号源内阻的情况是很少的。因此，1：1传输线变压器很少用作阻抗匹配元件，而更多的是用来作为倒相器，或进行不平衡-平衡以及平衡-不平衡转换。 * us Rs us us us Rs Rs RL RL RL RL Rs u1 u1 u2 u2 i2 i1 i1+ i2 (2) 1：4和4：1传输线变压器 1：4传输线变压器是把负载阻抗降为1/4倍以便和信号源相匹配。在负载匹配的条件下，有 u1=u2=u和，i1=i2=i 由于变压器的1端与4端相连，输入端1端与3端的电压为u，负载RL上的电压为u1+u2=2u，输入端1的电流为i1+i2=2i，且 u1 u1 u2 u2 i2 2u i1 i1+ i2 + 2u - i 传输线变压器的输入阻抗为 ： 传输线变压器把负载RL变换为RL/4，实现了1：4的阻抗变换。 如果把输入端和输出端对调就成为4：1传输线变压器。4：1传输线变压器把负载阻抗升高4倍和信号源匹配，由电压电流关系不难证明该变压器具有4：1的阻抗变换作用。 i * 在高频功率放大器中，当需要的输出功率超过单个电子器件所能输出的功率时，可以将几个电子器件的输出功率叠加起来，以获得足够大的输出功率。这就是功率合成技术。 举例： 图 5.9.2 功率合成器方框图示例 ３.６.２功率合成技术 一、功率合成与分配网络应满足的条件 * 一个理想的功率合成电路应该满足哪些条件呢?概括起 来，可以归纳为如下几条： １) Ｎ个同类型的放大器，它们的输出振幅相等，每个放大器供给匹配负载以额定功率Ｐso，则Ｎ个放大器输至负载的总功率为ＮＰso。这叫做功率相加条件。 ２）合成器的各单元放大电路彼此隔离，也就是说，任何一个放大单元发生故障时，不影响其他放大单元的工作，这些没有发生故障的放大器照旧向电路输出自己的额定输出功率Ｐso。这叫做相互无关条件。这是功率合成器的最主要条件。 * 图 5.9.2 １∶４传输线变压器组成的网络 二、功率合成(或分配)网络原理 * 在分析时，应注意以下两点： １)根据传输线的原理，它的两个线圈中对应点所通过的电流必定是大小相等、方向相反的。 ２)在满足匹配条件，并略去传输线上的损耗时，变压器输入端与输出端电压也应该是相等。 图 5.9.5 １∶４传输线变压器组成的网络 * + _ * + _ * 以上的两组方程组分别表示A、B点的信号分解为C、D点的信号和C、D 点的信号分解为A、B点的信号。这是由传输线变压器的特性所决定的。 * １) A端与B端和C端与D端互相隔离的条件是 ２）从A端与B端同时送入反相激励电压，则D端得合成功率， C端无输出。若从A端与B端同时送入同相激励电压，则C端得 合成功率，D端无输出。在以上两种情况中，若只有Ａ（或B） 端有激励，则功率均分到C与D端，对B（或A）端无影响。 3）若从C端送入激励功率，则这功率将均匀分到A端与B端，且 相位相同，D端则无输出。若从D端送入激励功率，则功率均匀 分到A、B两端，且相位相反，C端无输出。 由此，结合电路中信号源的引入方式，经推导，可得 * 图 5.9.6 D端为不平衡输出时，应加入１∶１传输线变压器② * 图 5.9.7 反相功率合成器典型电路举例 二、功率合成电路举例 * 图 5.9.8 同相功率合成器典型电路举例 作业　 第三章 §３.２ §３.３ §３.４ §３.５ * ** ** * * * * * * * * 1)的推导：方程组中有8个未知量和四个方程，结合三个电阻（四个电阻中除去加信号源的一个电阻）列写三个方程，故可以列写出A端与B端和C端与D端的关系式。 * * 最常见的输出回路是复合输出回路，如图所示。 图中，介于电子器件与天线回 路之间的L1C1回路就叫做中介 回路；RACA分别代表天线的辐 射电阻与等效电容；Ln、cn为 天线回路的调谐元件，它们的 作用是使天线回路处于串联谐 振状态，以获得最大的天线回 路电流i