第一章功率合成技术

1、第四节第四节 功率合成技术功率合成技术 1.4.1 功率合成电路的作用功率合成电路的作用1.4.2 传输线变压器传输线变压器 1.4.3 魔魔t 混合网络混合网络 同相功率合成端同相功率合成端反相功率合成端反相功率合成端当当rd和和rc之间满足特定关系，之间满足特定关系，a、b两输入端彼此隔两输入端彼此隔离。离。功率分配功能功率分配功能当当rarb时，时，d输入的信号将均等的分配在输入的信号将均等的分配在ra和和rb上上且相位相反；且相位相反；c端无功率输出。端无功率输出。当当rarb时，时，c输入的信号将均等的分配在输入的信号将均等的分配在ra和和rb上上且相位相同；且相位相同；d端无功率输

2、出。端无功率输出。第四节第四节 功率合成技术功率合成技术 实现功率合成的电路种类很多，一般都由无源元件组成，它们统称为魔实现功率合成的电路种类很多，一般都由无源元件组成，它们统称为魔t混合网络。混合网络。1.4.2 传输线变压器传输线变压器1.传输线的结构及其特点传输线的结构及其特点 结构：在高频即信号的波长与等线长度可以比拟时，两导线上的分布电感和线间的分布电容的影响不能忽略。所以两线在高磁导体的磁环并绕几圈就构成传输线。 传输线是指连接信号源和负载的两根导线。zc：特性阻抗，其值与传输线的结构尺寸及填充介质有关 。 上限频率受到绕组电感和匝间分布电容得限制，一般只能达到几十兆。下限频率受到

3、有限激磁电感量（初级绕组电感量）的限制。1.4.2 传输线变压器传输线变压器（2 2）特点：）特点： i 在始、终端之间的任意位置上的电流和线间电压在幅度和相位上都是不同 ii ii 在无损耗、端阻抗匹配，即 rsrlzc，而且在线长 l=( )min 81101可近似的认为在上限频率范围内的线上： v1=v2=viii21电流相位相反 pi=p0 1.4.2 传输线变压器传输线变压器2.2.工作原理工作原理 采用磁环使1端和2端间与3端和4端间的短导线变成感抗较大的电感线圈。避免了输入信号源与负载被短接。变压器实际上保证了传输线传输信号功率并实现了倒相作用。1.4.2 传输线变压器传输线变压

4、器2.2.工作原理工作原理 传输线变压器的下限频率却受到变压器有限激磁电感量的限制。频率很低的时候，i0增大，感抗减小， i0在rs上的压降增大，使v减小。从而变压器的初级绕组电感量限制了传输线变压器的下限频率。1.4.2 传输线变压器传输线变压器3.传输变压器的功能传输变压器的功能 （1）对称不对称变换 1.4.2 传输线变压器传输线变压器3.传输变压器的功能传输变压器的功能（2）阻抗变换 1.4:1 阻抗变换因为： “1” 点对地的电压为2v 所以： ivri2ivri2即：又因为： 12iilvv 022121ilrivrlirr4即：方法二：利用等功率 : pi=p0 因为 vi=2v

5、 liiirvrvrv2224即：ri=4rl 1.4.2 传输线变压器传输线变压器3.传输变压器的功能传输变压器的功能（2）阻抗变换 2. 12. 1：4 4阻抗变换阻抗变换 ivri2ivitvrl2)(0因为：而rl=4ri 1.4.3 魔魔t 混合网络混合网络一、功率合成一、功率合成bddaiiiii1.功率合成电路因为：所以有：21)(baiiivvd2而且流经rc 的 ：baciiii 2流经rd 的 ：)(21badiii1.4.3 魔魔t 混合网络混合网络一、功率合成一、功率合成讨论：若a、b端加入等值反相功率时（电压极性、电流方向如图）即： mmbavipp210ci0p c

6、说明此时的 i=0 vvd2因为：adii 且所以：bammmmdppviivp222此时每个功放级的负载为（满足匹配） 22dddaalrivivr因为ia = ib =imsint，vavb vmsint，得：1.4.3 魔魔t 混合网络混合网络一、功率合成一、功率合成讨论：若a、b端加入是同相功率时（电压极性，电流方向与上述相反） 即： 因为：且所以：0dv0di0dpbaciii220v(即两绕阻的电压为零) acvv bacppp而且每个功放级得负载为 cccaalrivivr22ia = ib =imsint，vavb vmsint1.4.3 魔魔t 混合网络混合网络一、功率合成一

7、、功率合成讨论：若 （不等值功率） 同样按同相或反相进行分析 baii bavv 得： 若满足 的隔离条件时，即任一个功率放大器的等效负载不变和相应的输出功率不受另一功放工作状态变化的影响，而且输出功率不再是全部叠加在一端输出。 dcrr41cdcdbcdcdaarrrrvrrrrvi44cdcdacdcdbbrrrrvrrrrvi441.4.3 魔魔t 混合网络混合网络二、功率分配二、功率分配 （1）同相功率分配 功放级接到c端，a、b端接负载电阻ra 、rb。iic2daiiidbiiibbaadddriririv因为：整理后得：dbabacdrrrrrii)(21当 时，rrrba0di

8、0dp,0dv2cbaiiicbavvvcbappp21和又因为：同相此时功放级得等效负载 ：22aaacclrivivr其中：rl=(ra/rb)1.4.3 魔魔t 混合网络混合网络二、功率分配二、功率分配 （1）反相功率分配 功放级接到d端，a、b端接负载电阻ra 、rb。当 时，从图中可知rrrbadbiiidaiii02cabiiii0idbaiiimmdmdmbaivivpp212得到：功放级的等效负载 ：ddddaaaivivivr221baalrrrrr22而ddlivr 因此1.4.3 魔魔t 混合网络混合网络v 另一种混合网络另一种混合网络由图可见，bacbadiiiiii,

9、1. 再由条件：同相输入激励时， ia = ib ，vavb，得到了id0，ic2ia2ib，再由vvd0，得到vavbvc。cccbbaalrivivivr222.由条件：反相输入激励时， ia = ib ，vavb。得到了ic0，id2ia2ib，由于vc icrc 0，加上vvd idrd，有vavbvd。dddbbaalrivivivr223. 当ia 与 ib 不相等时，由vvd idrd得到，dbacbadcbcbadbacdariiriivvvriiriivvv)()()()(cdcdbcdcdaarrrrvrrrrvi44cdcdacdcdbbrrrrvrrrrvi44与1.4.3 魔魔t 混合网络混合网络另一种混合网络另一种混合网络 一、合成1. pa=pb,而且同相 0dpbacppp每功放级的负载为： clrr22. pa=pb,而且反相 badppp0cpdlrr2每功放级的负载为： baii 3.时，若满足 隔离条件时，每功放级相互隔离，其功放级负载仍为 或 cdrr dr2cr2二、分配 a、b端接相同的电阻r，c 端（或d端）接功放级则可，其功放级负载为 2dr1.4.3 魔魔t 混合网络混合网络四、