高频第1章_通信电路中的宽带放大电路1

第一章 通信电路中的宽带放大电路 基本概念 以传输线变压器为耦合电路 宽带放大器 用于通信中放大已调信号 下截频往往达到若干兆赫 不能用来放大基带信号 宽带与窄带的区别 所含频谱带宽与中心频率之比大于0 1即可算作为宽带 否则为窄带 2 传输线的分布参数 第一节 传输线 通信电路中的传输线可以是对称的平行导线 或是扭在一起的双绞线 也可以是同轴电缆 传输线中各种分布参数产生的原因 电容 电感 串联电阻 并联电导 因为这些参数是沿线分布的 这种电路称为分布参数电路 在一定的工作频率下 某个参数在电路中所起的作用相对较小 可以被忽略 这就是常见的集总参数 3 均匀传输线的等效电路 一 分别为导线单位长度的电阻和电感 分别为导线单位长度的漏电导和电容 注意 对于一对平行导线 当外加信号从而流过电流时 两根导线的电流流向相反 因而互感为负 故总的电感是自感与互感相减 4 第一节 传输线 均匀传输线的等效电路 二 当信号施加于传输线的左边时 线上的电压和电流是时间和距离的函数 在时刻 考察点以及点 可得均匀传输线方程 5 第一节 传输线 传输线变压器的特点及结构 第二节 传输线变压器 传输线变压器可作为放大器的耦合元件 具有阻抗变换作用 工作频带比用普通变压器要宽 当电路出现某些故障时 可以继续工作 只是某些指标所有下降 由两根长度相等的导线扭在一起 然后穿绕在一个闭合的磁环上 两根导线组成一对均匀传输线 成为传输能量的通路 6 1 1倒相器 一 电路接法说明 从变压器工作模式来看 同样可获得输入与输出信号反相的效果 但此时的限制为工作频率不能太高 从传输线工作模式来看 工作频率很高时 若传输线上的电阻损耗可忽略的话 幅度不会减小 这也就是传输线变压器的工作频率要更高的根本原因 7 第二节 传输线变压器 1 1倒相器 二 注意 所接负载必须和构成传输线变压器的传输线的特性阻抗相匹配 否则会引起反射 从而恶化频率特性 此外 为使元件的工作频率往低端扩展 应增大激磁电感 将传输线变压器的线圈绕在高磁导率的高频磁心上是一种较好的方法 8 第二节 传输线变压器 4 1阻抗变换器 电路接法说明 普通变压器工作模式中 自1端和4端沿负载方向看进去的等效阻抗为 传输线变压器工作模式中 当传输线的长度远比工作波长短 满足时 有 9 第二节 传输线变压器 功率合成器的优点 在功率输出级中 当一个器件的动态范围得到充分利用后 仍不能给出所需功率时 可以采用两个器件并联或构成推挽线路 10 第三节 功率合成器和分配器 但无论是两管并联或是推挽线路 当两个器件之一发生损坏 并且出现相当于断路或短路的故障时 线路将不能继续工作 功率合成器的优点 在功率合成器中 采用传输线变压器作为耦合元件 在正常工作情况下 线路类似于两管并联或推挽输出 总的输出功率为单管的两倍 前者称为同相合成 后者称为反相合成 当一管损坏时 将在电路功率减小的情况下继续工作而不致瘫痪 造成整个放大器无输出 第三节 功率合成器和分配器 11 反相功率合成 一 电路结构说明 放大器的等效电压源 平衡电阻 负载电阻 器件的等效内阻 大小相等 12 第三节 功率合成器和分配器 负载上得到的电压是AB两点电压的叠加 上无信号电压 不吸取信号功率 两个器件的等效负载电阻的值各为的一半 等于 正常情况下 13 反相功率合成 一 第三节 功率合成器和分配器 反相功率合成 二 若出现B端相当于对地短路的故障 可用接于1 4端 其值为的电阻来等效 接于A端对地的等效负载电阻等于 即故障后负载得到的信号功率等于无故障情况下的四分之一 14 第三节 功率合成器和分配器 反相功率合成 三 若出现B端相当于开路的故障 在节点1 在节点3 若传输线变压器绕组的线长足够短 可近似认为 15 第三节 功率合成器和分配器 上的电压等于两个线圈的电压之和 产生电流 反相功率合成 三 第三节 功率合成器和分配器 故当B端开路时 单个信号源提供的功率不变 负载所获得的功率减至故障前两管输出总功率的一半 16 同相功率合成 A B两信号源的幅度大小和相位都相同 同相功率合成相当于两管并联运用 每管的等效负载电阻值是其公用负载电阻值的两倍 发生故障时的分析方法和结论与反相激励时类似 17 第三节 功率合成器和分配器 关于功率合成的总结说明 无论是反相功率合成还是同相功率合成 传输线变压器相当于虚接 平衡电阻上无功率消耗 当电路出现故障时 传输线变压器参与工作 起阻抗变换作用 负载上所获得的功率减至故障前的四分之一 功率合成器中的放大管即使工作于甲类 其输出电阻一般也并不等于负载电阻 传输线变压器与放大管的连接端总是不匹配的 一般较易做到传输线与接收功率的放大器输入端匹配 18 第三节 功率合成器和分配器 功率分配器 功率分配器的电路和功率合成器的电路基本上相同 其差别在于 功率分配器以A端和B端为负载接入端 以C端或D端为信号源接入端 C端或D端的输出功率平均分配到接于A端和B端的两个负载中 当信号源自C端接入时 AB端电压相位相同 当信号源自D端接入时 CD端电压相位相反 接于C端的信号源是一端接地的非平衡信号源 接于D端的信号源必须是两端均不接地的平衡信号源 当