《通信电子技术》课件第3章.pptVIP

图3-18功率合成器原理框图如图3-19所示为采用两路如图3-18所示的基本功率合成单元组成的120W功率合成器原理框图。输入的15W功率首先被放大到30W，然后由功率分配器将这30W功率分成相等的两个15W，继续在两组放大器中分别进行放大，放大到30W后，又经分配器分为两路，各自再经放大后，两次合成输出，最后在负载上获得120W的输出功率。图3-19120W功率合成器原理框图功率合成器的主要技术指标有：(1)总输出功率PΣ：一般来讲，如果N个功率源的激励功率都为P，则PΣ≈NP；(2)工作频带：应满足宽频带工作要求，在工作频带内，输出功率应尽可能平稳，且满足额定输出功率要求；(3)电压驻波比VSWR:通常应优于2∶1；(4)输入、输出阻抗：较多为50Ω；(5)谐波抑制度：一般谐波应小于-20dB；(6)可靠性。(1)负载失配保护。功率合成器的终端负载，如天线或假负载，因接触不良、电缆损坏、开路、短路等原因造成失配时，就会使电压驻波系数（VSWR）上升。VSWR的上升意味着负载对放大器的反射功率增大，当反射功率超过一定限度时就会损坏功率放大电路的器件，这是正常工作所不允许发生的。所以在实际使用中，必须对负载失配情况提供保护。通常，我们利用定向耦合器检测放大器到负载之间的反射波，当反射波大到一定程度时，起控功率合成器输入端的可变衰减器，使衰减量随反射波的增大而增加，从而减小输入激励信号，降低功率合成器的输出功率，进而减小反射功率，以保证功率合成器的安全工作。当负载开路或短路时，利用电子开关控制，一旦反射波电压超过额定值时，立即切断电源，直到负载重新匹配后再重新工作。(2)过激励和过载保护。输入过激励和输出过载也是损坏功率合成电路中有源器件的重要原因之一。可采用自动电平控制实现过载保护。利用定向耦合器检测入射波电压，当正向入射功率过大，超出正常值的门限时，控制输入端可变衰减器的衰减量，减少激励，将激励和输出全部都控制在设定的范围内。在放大器的输入基极通路中，加电阻或限幅二极管，也能起到抑制过激励的作用，实际中经常采用。(3)过热和过流保护。严格的热设计是与放大器的可靠性密切相关的。应从结构与电路两方面充分考虑功放电路的散热条件与散热效果。一般千瓦级以上的放大器都采用强制风冷，以增强散热效果。过热保护一般在功放内部设置热敏元件，检测放大器的温度，当温度超过规定值时，用热敏元件输出的信号控制放大器自动掉电，并同时报警。在热设计合理的前提下，过热的发生往往是过流所致。可采用霍耳传感器监控输出电流，当电流过大时，由霍耳传感器提供控制信号，切断整机电源通路。习题33-1试求图3-20所示传输线变压器的阻抗变换关系式Ri/RL及相应的特性阻抗ZC的表达式。图3-203-2试述功率合成器中匹配电阻的作用。若不设置该电阻，将对合成器产生什么不良影响?3-3传输线变压器魔T型混合网络如图3-21所示，B端加入激励信号US，设US=4V，RB=1Ω。求当A端不获得功率(PA=0)时，RC、RD、RA的值,并求C、D端的功率。3-4传输线变压器魔T型混合网络如图3-22所示，A、B端同时加入激励信号US。(1)试分别写出C、D端的输出功率PC、PD的表达式；(2)试分别写出A、B端的输入功率PA、PB的表达式。3-5试用15个输入5W、输出10W的单元放大器，构成一个输出功率为80W的功率合成器。图3-21图3-22由上式可知，当RA=RB=R时，，则 ，表明D端（Δ端）没有获得功率，而A端和B端获得同样的功率，即C端激励的功率在A端和B端等分，并且同相。当取信号源内阻RC=RA∥RB=R/2时，RA和RB上流过的电流及获得的功率分别为：(3-2-2)2)D端（Δ端）激励功率D端激励功率时传输线变压器混合网络如图3-9所示，由图可得：(3-2-3)由上式