通信電路中的寬帶放大器

1、第一章 通信電路中的寬帶放大電路1概念簡(jiǎn)介寬帶放大器：以傳輸線變壓器為耦合電路；用于通信中放大已調(diào)信號(hào)；下截頻往往達(dá)到若干兆赫，不能用來放大基帶信號(hào)。寬帶與窄帶的區(qū)別： 所含頻譜帶寬與中心頻率之比大于0.1即可算作為寬帶；否則為窄帶。2問 題通信電路中寬帶的含義傳輸線方程阻抗匹配3章 節(jié)第一節(jié) 傳輸線第四節(jié) 傳輸線變壓器返回目錄第二節(jié) 寬頻帶放大器的阻抗匹配第三節(jié) 寬頻帶放大器的輸出級(jí)第五節(jié) 功率合成器與功率分配器4傳輸線理論- 一維分布參數(shù)理論 電磁場(chǎng)理論： 精確- 理論上可包含所有路理論 電路理論： 簡(jiǎn)單- 近似 傳輸線介于二者之間,是微波電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在微波網(wǎng)絡(luò)分析中也相當(dāng)重要。 基本

2、思路： 用電磁場(chǎng)理論解出等效分布電路參量；采用電路理論來分析。 進(jìn)行阻抗計(jì)算（匹配）可用史密斯圓圖5傳輸線方程為基本方程，是描述傳輸線 電壓、電流的變化規(guī)律及其相互關(guān)系的微分方程。 可以從場(chǎng)的角度以某種TEM傳輸線導(dǎo)出， 也可以從路的角度，由分布參數(shù)得到的傳輸線電路模型導(dǎo)出。 本章先采用電路理論分析，然后對(duì)時(shí)諧情況求解，最后研究傳輸線的特性參數(shù)。 6基本概念 長(zhǎng)線（long line）幾何長(zhǎng)度與工作波長(zhǎng)l可比擬，需用分布參數(shù)電路描述。 短線（short line）幾何長(zhǎng)度與工作波長(zhǎng)l相比可以忽略不計(jì)，可用集總參數(shù)分析 。分布參數(shù)(distributed parameter) R、L、C和G 分

3、布在傳輸線上（隨頻率改變）。單位長(zhǎng)度上有：分布電阻、分布電感、分布電容和分布電導(dǎo)。（均勻、非均勻）7第一節(jié)：傳輸線傳輸線的分布參數(shù)傳輸線中各種分布參數(shù)產(chǎn)生的原因：電容、電感、串聯(lián)電阻、并聯(lián)電導(dǎo)。因?yàn)檫@些參數(shù)是沿線分布的，這種電路稱為分布參數(shù)電路。在一定的工作頻率下，某個(gè)參數(shù)在電路中所起的作用相對(duì)較小，可以被忽略。這就是常見的集總參數(shù)。8均勻傳輸線的等效電路：分別為導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電阻和電感：分別為導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的漏電導(dǎo)和電容注意：對(duì)于一對(duì)平行導(dǎo)線，當(dāng)外加信號(hào)從而流過電流時(shí)，兩根導(dǎo)線的電流流向相反，因而互感為負(fù)，故總的電感是自感與互感相減。9當(dāng)信號(hào)施加于傳輸線的左邊時(shí)，線上的電壓 和電流 是時(shí)間 和

4、距離 的函數(shù)在 時(shí)刻，考察點(diǎn) 以及點(diǎn) ，可得均勻傳輸線方程：10均勻傳輸線方程在穩(wěn)定正弦信號(hào)下的解設(shè)輸入正弦信號(hào)的角頻率為 ，并使用復(fù)數(shù)來表示正弦電壓和電流，可得：11注意：為簡(jiǎn)單起見，已將復(fù)數(shù)量 簡(jiǎn)化為右端第一項(xiàng)代表由始端 向終端 傳播的入射電壓波。隨著 的增大， 項(xiàng)按指數(shù)規(guī)律衰減。物理解釋是因?yàn)?和 的存在而使能量不斷消耗掉； 則代表隨 的增大，波的相位不斷滯后，這和電壓波由始端向終端前進(jìn)所需的時(shí)間吻合。右端第二項(xiàng)代表由終端向始端傳播的反射入射電壓波。12右端兩項(xiàng)分別代表由始端向終端和由終端向始端傳播的電壓波。電壓波和電流波之比等于傳輸線的特性阻抗：均勻傳輸線的傳播常數(shù)：均勻傳輸線的特性阻

5、抗13無損耗線1.無損耗傳輸在正弦激勵(lì)下的穩(wěn)態(tài)解近似分析的前提：此時(shí)有：故：在傳輸線上傳播的電壓波和電流波只有相位的變化，而幅度保持不變。14令傳輸線終端電壓和電流分別為 和 ，并在傳輸線終端接上一個(gè)等于特性阻抗 的負(fù)載，可得：傳輸線終端的阻抗匹配：傳輸線終端所接負(fù)載等于傳輸線的特性阻抗。此時(shí)傳輸線上只有從信號(hào)源向負(fù)載傳輸?shù)碾妷?、電流波，稱為行波狀態(tài)。傳輸線終端所接負(fù)載和特性阻抗不等時(shí)，稱為失配。此時(shí)傳輸線上電壓、電流中存在著入射波（由始端向終端傳播）和反射波（由終端向始端傳播）。15當(dāng)負(fù)載電阻大于特性阻抗時(shí)，電壓發(fā)射波和電壓入射波同相，電流反射波和電流入射波反相；反之，則當(dāng)傳輸線上同時(shí)存在入

6、射波和反射波時(shí)，傳輸線上會(huì)存在波腹和波節(jié)。電壓反射系數(shù)與電流反射系數(shù)：駐波系數(shù)：16 無損耗傳輸線阻抗變換器2.可求得輸入阻抗為： 時(shí)：故而 的無損耗傳輸線可以作為阻抗變換器。173.終端開路和短路的無損耗傳輸線此時(shí) ，從而終端開路即在傳輸線終端出現(xiàn)全反射，電壓反射波和入射波大小相等且相位相同；電流反射波和入射波大小相等且相位相反。對(duì)無損耗線來說，沿傳輸線的每一點(diǎn)，電壓波和電流波在時(shí)間上相位相差 ，且在距離上也是相位相差注意：電流、電壓的節(jié)點(diǎn)、腹點(diǎn)位置18終端短路此時(shí) ，從而即在終端電壓反射波變號(hào)，而電流反射波不變號(hào)19無損耗線：終端短路和終端開路的總結(jié)長(zhǎng)度不同的傳輸線，可以等效為不同的電抗，

7、也可以等效為短路或開路。在通信電路中，常用傳輸線來構(gòu)成諧振回路原件，因其具有比集中參數(shù)元件較高的品質(zhì)因數(shù)。返回章節(jié)20電壓電流的定解（小結(jié)） 時(shí)諧均勻傳輸線前面的解可見： 傳輸線上的波是由信號(hào)源發(fā)出的入射波和負(fù)載反射的波兩部分疊加組成。（呈行、駐波混合分布 ）基本處理方法都是： 1.將已知條件帶入通解； 2.解常數(shù)A1、A2 ; 3.寫出通解。21第二節(jié)寬頻帶放大器的阻抗匹配微波電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（包括天線），不論無源還是有源電路，都必須考慮阻抗匹配問題。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是設(shè)計(jì)微波電路和系統(tǒng)時(shí)采用最多的電路元件。根本原因是：微波電路傳輸?shù)氖菍?dǎo)行電磁波，阻抗不匹配就會(huì)引起嚴(yán)重的發(fā)射。阻抗匹配：降低連接線在負(fù)載端和信號(hào)源端阻抗不匹配而引起的頻率失真。22一、阻抗匹配原理 終端（或始端）外接一些元件，連接線的特性阻抗為ZC，則調(diào)節(jié)外接元件參數(shù)，便可實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。從ab端向右看的等效阻抗：當(dāng)R1=R2=ZC,L/C=ZC2時(shí)，Z=ZC,其實(shí)質(zhì)是認(rèn)為產(chǎn)生一反射波，使之與實(shí)際負(fù)載的反射波相抵消。23二、寬頻帶放大器阻抗匹配的典型電路 寬頻放大器：彌補(bǔ)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)造成的功率損耗。常用的放大器：由兩個(gè)器件構(gòu)成的“反饋對(duì)”。 （電壓）串聯(lián)型反饋對(duì) （電壓）并聯(lián)型反饋對(duì) 同軸電纜特性阻抗：75 、50241、并聯(lián)型反饋對(duì)的阻抗匹配電路放大器的輸入阻抗