7.4功率合成器-硬件和射频工程师.PDFVIP

7.4 功率合成器 利用多个功率放大电路同时对输入信号进行放大, 然后设法将各个功放的输出信号相加, 这样得到的总输 出功率可以远远大于单个功放电路的输出功率，这就是 功率合成技术。 理想的功率合成器不但应具有功率合成的功 能，还必须满足下列条件： （1）功率相加条件。即若有N个相同功率放大 器，每个功率放大器为匹配负载提供额定的功率 P ，则N个负载上得到总功率为NP 。 1 1 7.4 （2 ）相互无关条件。即N个功率放大器彼此是隔离 的。也就是说当任何一个功率放大器损坏时，不影响其 余放大器工作，它们各自仍能够向负载提供自己的额定 功率。 （3 ）功率相减条件。即当一个或数个功率放大器损 坏时，负载上所得到的功率虽然下降，但下降要尽可能 小。在理想情况下，减少值等于损坏放大器数目M与额 定功率P 的乘积，即MP 。 1 1 图7.4.1为采 用7个功率增益 为2 ，最大输出 功率为10 W的高 频功放，利用功 率合成技术，可 以获得40W的功 率输出。 图7.4.1 功率合成与分配电路框图 其中采用了三个一分为二的功率分配器和三个二 合一的功率合成器。很显然，讨论功率合成技术，首 先应该讨论功率分配和功率合成网络。 7.4 实现理想功率合成的关 键是魔T型混合网络 （Hybrid Circuit ）。魔T型 混合网络有四个端点，分别 是A端、B端、C端和D端， 如图7.4.2所示。它的作用 是： 图7.4.2 功率合成示意图 1．C端为同相功率合成端。当A 、B两端输入等值 同相功率时，C端负载RC 上获得两输入功率的合成， 而D端负载RD 上无功率输出。 7.4 ２．D端为反相功率合成端。当A、B两端输入等值反 相功率时，D端负载RD上获得两输入功率的合成，而C端 负载RC 上无功率输出。 R R ３．当C端和D端的负载 D 、C 间满足特定关系时， A、B两输入端彼此隔离。即任一端功率放大器的工作状 态变化或损坏时，不会影响另一端功率放大器的工作状 态，并维持其原输出功率。 7.4 4．利用该网络还可实现功率分配的功能。当 RA RB 时，加在D端的功率放大器将其输出功率均等地 分配给RA 和 RB ，且它们之间是反相的，而C端无功率 输出；加到C端的功率放大器将其输出功率均等地分配 给RA 和 RB 且它们之间是同相的，而D端无功率输出。 7.4 7.4.1 魔T 网络 利用传输线变压器可以组成各种类型的功率分配 器和功率合成器, 且具有频带宽、 结构简单、插入损 耗小等优点, 然后可进一步组成宽频带大功率高频功放 电路。 图7.4.3所示的网 络就具有上述特性，它 既可以作功率分配，又 可作功率合成，因此称 之为魔T 网络。 图7.4.3 魔T网络