傳輸線變壓器

3.5集成高頻功率放大器及其應(yīng)用M57704三菱公司的M57704系列高頻功放是一種厚膜混合集成電路,同樣也包括多個型號,頻率范圍為335MHz～512MHz(其中M57704H為450MHz～470MHz),可用于頻率調(diào)制移動通信系統(tǒng)。

微帶線又稱微帶傳輸線,

是用介質(zhì)材料把單根帶狀導(dǎo)體與接地金屬板隔離而構(gòu)成.微帶線的電性能,如特性阻抗、帶內(nèi)波長、損耗和功率容量等,與絕緣基板的介電系數(shù)、基板厚度H和帶狀導(dǎo)體寬度W有關(guān)。實際使用時,微帶線是采用雙面敷銅板,在上面作出各種圖形,構(gòu)成電感、電容等各種微帶元件,從而組成諧振電路、濾波器以及阻抗變換器等。

多級LC網(wǎng)絡(luò)完成檢波差分放大調(diào)整管微帶線（濾波匹配）高頻集成功放調(diào)整管-----是穩(wěn)壓電源中的輸出功率管。它在穩(wěn)壓電源電路中相當(dāng)可調(diào)電阻，隨輸入電壓的波動，由取樣管取樣后隨時調(diào)整該管的導(dǎo)通程度，以達(dá)到輸出電壓穩(wěn)定的目的。整該管的導(dǎo)通程度不同。調(diào)整管CE間的電壓也不同。輸入電壓高時調(diào)整管CE間的電壓高。輸入電壓低時調(diào)整管CE間的電壓就低。比穩(wěn)壓輸出高的電壓全部加在調(diào)整管上了。調(diào)整管的功率損耗大，所以調(diào)整管都有散熱器。

1寬帶高頻功率放大器

以LC諧振回路為輸出電路的功率放大器，由于其相對通頻帶B/fo只有百分之幾甚至千分之幾，所以又稱為窄帶高頻功率放大器。由于調(diào)諧系統(tǒng)復(fù)雜，窄帶功率放大器的運用就受到了很大的限制。

3.6寬帶高頻功率放大器與功率合成

近年來一種新穎的，能夠在很寬的波段內(nèi)實現(xiàn)不調(diào)諧工作的寬頻帶功率放大器得到了迅速的推廣。

一般來說,在400MHz以下的甚高頻(VHF)段,匹配網(wǎng)絡(luò)通常采用LC元件組成,而在400MHz以上的超高頻(UHF)段,則需使用微帶線組成匹配網(wǎng)絡(luò),或使用微帶線和LC元件混合組成。

寬帶功率放大器，實際上就是一種以非調(diào)諧單元作為輸出匹配電路的功率放大器。它是以頻率特性很寬的傳輸線變壓器，代替了電阻、電容或電感線圈作為其輸出電路

。

寬頻帶功率放大器沒有選頻作用。因此諧波的抑制成了一個重要的問題。為此，放大管的工作狀態(tài)就只能選在非線性失真比較小的甲類或甲乙類狀態(tài)，效率較低，輸出功率小。也就是說寬頻帶放大器是以犧牲效率和功率作為代價來換取寬頻帶輸出的。

1.

傳輸線變壓器

傳輸線變壓器是將兩根等長的導(dǎo)線緊靠在一起，并繞在高導(dǎo)磁率低損耗的磁芯上構(gòu)成的。最高工作頻率可擴展到幾百兆赫甚至上千兆赫。

傳輸線變壓器與普通變壓器在傳輸能量的方式上是不相同的，傳輸線變壓器負(fù)載兩端的電壓不是次級感應(yīng)電壓，而是傳輸線的終端電壓。兩根導(dǎo)線緊靠在一起，所以導(dǎo)線任意長度處的線間電容很大，且在整個線上均勻分布。u1u2在傳輸線變壓器中，線間的分布電容不影響高頻能量的傳輸，電磁波以電磁能交換的形式在導(dǎo)線間介質(zhì)中傳播的。

usususRLRLRLRsRsRs(a)結(jié)構(gòu)示意圖(c)普通變壓器的原理電路(b)原理電路圖u1u2u1u2(1)1：1傳輸線變壓器

常用傳輸線變壓器

1：1傳輸線變壓器，又叫1：1倒相（反相）變壓器。當(dāng)傳輸線無損時，可以認(rèn)為u1=u2和i1=i2。等值異號。usRLRsu1u2i1i2如果傳輸線的特性阻抗：

傳輸線輸出端的等效阻抗為：輸入端（1、3端）的等效阻抗為：為了實現(xiàn)傳輸線變壓器與負(fù)載的匹配，要求：

為了實現(xiàn)信號源與傳輸線變壓器的匹配，要求：

1：1傳輸線變壓器，最佳匹配狀態(tài)應(yīng)該滿足：滿足最佳功率傳輸條件的傳輸線特性阻抗為：

1：1傳輸線變壓器具有最大的功率輸出。但實際上，在各種放大電路中RL正好等于信號源內(nèi)阻的情況是很少的。因此，1：1傳輸線變壓器很少用作阻抗匹配元件，而更多的是用來作為倒相器，或進(jìn)行不平衡-平衡以及平衡-不平衡轉(zhuǎn)換。

傳輸線變壓器的功能(2)平衡與不平衡電路的轉(zhuǎn)換不平衡的輸入信號源，得到兩個大小相等，對地反相的電壓輸出。對地平衡的雙端輸入信號，得到兩個大小相等，對地不平衡的電壓輸出。usRsusususRsRsRLRLRLRLRsu1u1u2u2i2i1i1+i2(3)1：4和4：1傳輸線變壓器

1：4傳輸線變壓器是把負(fù)載阻抗降為1/4倍以便和信號源相匹配。在負(fù)載匹配的條件下，有

u1=u2=u和，i1=i2=i

由于變壓器的1端與4端相連，輸入端1端與3端的電壓為u，負(fù)載RL上的電壓為u1+u2=2u，輸入端1的電流為i1+i2=2i，且u1u1u2u2i22ui1i1+i2+2u-i傳輸線變壓器的輸入阻抗為：傳輸線變壓器把負(fù)載RL變換為RL/4，實現(xiàn)了1：4的阻抗變換。

i如果把輸入端和輸出端對調(diào)就成為4：1傳輸線變壓器。4：1傳輸線變壓器把負(fù)載阻抗升高4倍和信號源匹配，由電壓電流關(guān)系不難證明該變壓器具有4：1的阻抗變換作用。

RsususRsRLRLu1i1+i2

理想的功率合成器不但應(yīng)具有功率合成的功能,還必須在其輸入端使與其相接的前級各功率放大器互相隔離。即當(dāng)其中某一個功率放大器損壞時,相鄰的其它功率放大器的工作狀態(tài)不受影響,僅僅是功率合成器輸出總功率減小一些。

3.6.2功率合成技術(shù)定義：利用多個功率放大電路同時對輸入信號進(jìn)行放大,然后設(shè)法將各個功放的輸出信號相加,這樣得到的總輸出功率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單個功放電路的輸出功率，這就是功率合成技術(shù)。

利用功率合成技術(shù)可以獲得幾百瓦甚至上千瓦的高頻輸出功率。

功率合成器的作用功率合成器,就是采用多個高頻晶體管,使它們產(chǎn)生的高頻功率在一個公共負(fù)載上相加。DCAB功率合成網(wǎng)絡(luò)和分配網(wǎng)絡(luò)是以傳輸線變壓器為基礎(chǔ)構(gòu)成的，兩者的差別僅在于端口的連接方式不同，這類網(wǎng)絡(luò)通稱為“混合網(wǎng)絡(luò)”。一、功率合成器與分配器C、D兩端是相互隔離的；A、B兩端也是相互隔離的。DCAB功率合成器原理方框圖

對功率合成器的基本要求：●一個合成器需要若干個相同類型的功率放大器?！窀鞣糯笃髦g彼此應(yīng)互相隔離。

實現(xiàn)理想功率合成的關(guān)鍵是魔T型混合網(wǎng)絡(luò)（HybridCircuit）。魔T型混合網(wǎng)絡(luò)有四個端點，分別是A端、B端、C端和D端，如圖所示。它的作用是：1）C端為同相功率合成端。當(dāng)A、B兩端輸入等值而D端負(fù)載上無功率輸出。

上獲得兩輸入功率的合成，同相功率時，C端負(fù)載

２）D端為反相功率合成端。當(dāng)A、B兩端輸入等值反相功率時，D端負(fù)載上獲得兩輸入功率的合成，而C端負(fù)載

上無功率輸出。

間滿足特定關(guān)系時，３）當(dāng)C端和D端的負(fù)載、A、B兩輸入端彼此隔離。即任一端功率放大器的工作狀態(tài)變化或損壞時，不會影響另一端功率放大器的工作狀態(tài)，并維持其原輸出功率。

4）利用該網(wǎng)絡(luò)還可實現(xiàn)功率分配的功能。當(dāng)時，加在D端的功率放大器將其輸出功率均等地輸出；加到C端的功率放大器將其輸出功率均等地分配給和

且它們之間是同相的，而D端無功率輸出。，且它們之間是反相的，而C端無功率和

分配給

魔T網(wǎng)絡(luò)等效為

DCAB如果在A、B端輸入同相（反相）等值功率時，可在C（D）端得到合成功率。如果在C（D）端輸入功率，則可在A（B）得到等值同相（異相）功率，即功率分配。為了實現(xiàn)阻抗匹配，要求：

D端輸出（或輸入）信號必須是對地對稱的。如果D端信號由一端接地，就需要再加入一個1：1的傳輸線變壓器來完成由不平衡到平衡的轉(zhuǎn)換。二、功率合成網(wǎng)絡(luò)ia由上式可得因為：則：ia▲當(dāng)反相激勵時，即Ea=Eb，uA=-uB信號源的等效負(fù)載為：

這說明，當(dāng)在A、B端輸入等值異相功率時，在D端合成輸出，而C端沒輸出?！?dāng)同相激勵時，即Ea=-Eb，uA=uB信號源的匹配負(fù)載為：合成功率為：這說明，當(dāng)在AB端輸入等值同相功率時，在C端合成輸出，而D端沒輸出。所以，用傳輸變壓器構(gòu)成的魔體T網(wǎng)絡(luò)做功率合成器時，要保證阻抗匹配和有效隔離，就必須滿足下列條件：二、功率分配網(wǎng)絡(luò)從C端輸入信號,A、B上獲得同相等功率的信號，即可以看作同相功率分配器。D端無輸出。為了實現(xiàn)阻抗匹配，要求：從D端輸入信號,A、B上獲得反相等功率的信號，即可以看作反相功率分配器。C端無輸出。反相功率分配

三、二分配器、四分配器

弄清楚電阻的大小比例關(guān)系。利用混合網(wǎng)絡(luò)做功率合成和分配器時，只要滿足匹配和隔離條件Rd=2Ra=2Rb=4Rc，那么在A、B等值反相（同相）輸入功率，則可在D（C）端獲得合成功率。反之，如果在D（C）端輸入功率時，可在A、B端獲得均勻等值反相（同相）分配功率。而且每個放大器不會互相影響。如果不滿足上述匹配和隔離條件，則分配就不會均等，因此必須在非合成端加吸收電阻?？傊悍?/p>