通信电子线路课件PPT学习教案

1、会计学1通信电子线路课件通信电子线路课件无线通信中，为了提高高频信号的功率，需采用高频功放无线通信中，为了提高高频信号的功率，需采用高频功放，根据放大信号相对频带的宽窄分为，根据放大信号相对频带的宽窄分为: :1 1、窄带高频功率放大器（亦称调谐功放）、窄带高频功率放大器（亦称调谐功放） 它是以它是以LCLC回路（选频回路）为负载，相对带宽回路（选频回路）为负载，相对带宽10%30%30%第1页/共67页在理想情况下：在理想情况下：1 1）甲类功放：（）甲类功放：（ =2=2 ）最高效率为）最高效率为50%50%。2 2）乙类功放：（）乙类功放：（ ）最高效率为）最高效率为78.5%78.5%

2、。3）丙类功放：（2）本章重点讨论丙类功放，此时管子工作在非线性状态，本章重点讨论丙类功放，此时管子工作在非线性状态，形成了自己的特点。形成了自己的特点。第一节 窄带高频功放的工作特点4）丁类功放：晶体管工作在开关状态下，理论最高效率为100%第2页/共67页调谐功放的重点问题是调谐功放的重点问题是功率和效率功率和效率问题。问题。为提高效率使放大器工作在丙类，集电极电流导通角为提高效率使放大器工作在丙类，集电极电流导通角2 2 U 时才导通）第4页/共67页3.由于工作在丙类，所以Ube处于反偏，只有在导通角内才 有电流流通，ic是余弦脉冲，ic可用付氏级数表示如下:tnItIIicnccoc

3、coscos1 直流分量n次谐波分量的幅值基波分量的幅值三、高频功放采用三、高频功放采用LCLC谐振回路作负载谐振回路作负载减小失真。减小失真。 由于由于LCLC谐振回路具有选频特性，因而作为负载时，谐振回路具有选频特性，因而作为负载时，可以从可以从i ic c波形中取出基波分量波形中取出基波分量滤除直流及高次谐波滤除直流及高次谐波分量分量输出电压仍为余弦波形输出电压仍为余弦波形完成了线形放大。完成了线形放大。第5页/共67页LC回路配合晶体管作线性放大的波形图回路配合晶体管作线性放大的波形图IC1costE Eb b0 00 00 00 0UrubeuceceEcibic c t t t t

4、 t t t t第6页/共67页实际调谐功放要求：实际调谐功放要求：具有输入、输出匹配电路；具有输入、输出匹配电路；合适的直流供电电路，才能合适的直流供电电路，才能获得较高的效率。获得较高的效率。1 1匹配电路，应能完成三项任务：匹配电路，应能完成三项任务： 阻抗变换；阻抗变换； 有效通过有用信号；有效通过有用信号； 消除干扰信号消除干扰信号第二章中的三种阻抗变换电路均可 完成以上的任务。一、丙类调谐功放的组成原理一、丙类调谐功放的组成原理: :i ib bi ic cU Uc cC CM ML LR RL LE EC CE Eb bu ui iu ui i为保证为保证T T工作在丙类，只有在

5、工作在丙类，只有在u ui i+ E+ Eb b U U 时才导通。时才导通。第7页/共67页2. 2. 基极偏置，可以小于基极偏置，可以小于UrUr的正偏置或负偏置构成丙类的正偏置或负偏置构成丙类功放，功放，偏置电路方式有四种偏置电路方式有四种；具体见；具体见下图下图：提供数值较小的正向偏压。b、c、d图提供自给负偏压。偏压随输入信号的电压幅值而变。（输入变化时，可稳幅）第8页/共67页(a)串联供电（直流电源、匹配网络、功率管）目的：目的：1 1）是将直流电压有效地加在晶体管的集电极和发射极之间，）是将直流电压有效地加在晶体管的集电极和发射极之间，且不能再有且不能再有直流损耗直流损耗元件。

6、元件。2 2）使高频基波分量）使高频基波分量I Ic1c1流过集电极负载回路，产生输出功率，流过集电极负载回路，产生输出功率，且在其它支路尽可能不损耗且在其它支路尽可能不损耗I Ic1c1能量。能量。3) 3) 供电电路还应滤除高次谐波。供电电路还应滤除高次谐波。(b)并联供电（直流电源、匹配网络、功率管）第9页/共67页二、丙类调谐功放的分析方法二、丙类调谐功放的分析方法丙类功放情况下，功放管子工作在非线性，因此需用非丙类功放情况下，功放管子工作在非线性，因此需用非线性电路分析方法，非常复杂，所以一般工程上采用一线性电路分析方法，非常复杂，所以一般工程上采用一种称为种称为折线分析法折线分析法

7、的近似方法。的近似方法。这种方法是用几条直线组成折线近似代替非线性器件的实这种方法是用几条直线组成折线近似代替非线性器件的实际曲线，使问题可能得以简化，如下图：际曲线，使问题可能得以简化，如下图：第10页/共67页第11页/共67页 下面用折线分析法图示调谐功放进行分下面用折线分析法图示调谐功放进行分析：析：1 1集电极电流集电极电流 与导通角与导通角)(tic在截止点在截止点0,cit带入上式整理带入上式整理得得此式只有在分母此式只有在分母briEUU的条件下才有意义的条件下才有意义当当nt22 , 0 时时,输出电流达到最大值输出电流达到最大值Icm（一）调谐功放的（一）调谐功放的性能性能

8、分析分析ribribirbberbcUUEUUEtUUEGUUEGticos0cos)cos()()(式3-1)cos1 ()(iirbcmGUUUEGI式3-3ibrUEU arccos式3-2cos= (U - Eb)/ Ui G G本身是负值第12页/共67页将将(3-2)式和式和(3-3)式带入式带入(3-1)式得式得ntnntntItGUticmic22;022;cos1coscos)cos(cos)(此为用脉冲幅度此为用脉冲幅度Icm和半导通角和半导通角表示的余弦脉冲电流表示式表示的余弦脉冲电流表示式利用付氏级数分析利用付氏级数分析 tnItItIIticncccccos2cosc

9、os)(210式中直流分量式中直流分量Ic0基波分量基波分量Ic1及及n次谐波振幅次谐波振幅Icn分别为分别为cos1cossin)(cos1)cos(cos21)()(210cmcmccItdtItdtiI第13页/共67页) 2()cos1)(1(cossinsincos2)(coscos1)cos(cos1)(cos)(12nnnnnnIttdntIttdntiIcncmccncos1cossin)(coscos1)cos(cos1)(cos)(11cmcmccIttdtIttdtiI第14页/共67页为方便分析，定义为方便分析，定义n n =I=Icncn/ I/ Icmcm为分解系数

10、。为分解系数。cos1cossin10cmcoIIcos1)cossin111cmcII)cos1)(1()cossinsincos22nnnnnIIcmcnn得：得：cmncncmccmcoIIIIII110第15页/共67页为便于计算，将为便于计算，将n n与与关系绘成曲线如下图：关系绘成曲线如下图：(1) (1) 一定时，一定时，123，即，即谐波次数越高，振幅越小谐波次数越高，振幅越小; ;( (表明能量分布情况表明能量分布情况) )(2) (2) 各次谐波对应各次谐波对应 有各自的有各自的最大幅值和零值；表明选择最大幅值和零值；表明选择 可放大、抑制某次谐波。可放大、抑制某次谐波。(

11、4) 当 90时，3为负值，表明三次谐波分量的初始相位与基波、二次谐波初始相位相反，此时ic(t)中的Ic3cos3t为负值。01(3) （证明直流更多的转换为交流输出)第16页/共67页2 2）. .集电极电源集电极电源Ec提供的直流功率提供的直流功率cmcccdcIEIEP003 3）. .集电极输出基波功率集电极输出基波功率RURIUIPcccc21211102121214 4）. .效率效率0101102121ccccdcIEUIPP5 5）. .集电极耗损功率集电极耗损功率Pc：)21(21101100cmcccccdccIEIUIEPPP可见：可见：Pc也同导通角有关也同导通角有关

12、2.功率和效率i ib bi ic cU Uc cC CM ML LR RL LE EC CE Eb bu ui iu ui iic的直流分量。 R为谐振时 呈现的电阻=Uc1/Ec为集电极的电压利用系数第17页/共67页（二）调谐功放的动态分析1.1.晶体管的集电极动态特性晶体管的集电极动态特性如图列写输出回路方程如图列写输出回路方程tUEUcccecosccecUUEtcos)cos(tUUEGiirbc显然此为直线方程。显然此为直线方程。调谐放大器的负载是并联谐振回路，其等效负载是谐振阻抗调谐放大器的负载是并联谐振回路，其等效负载是谐振阻抗R；在输入在输入ui及偏置一定时，及偏置一定时，

13、R不同，其它各参数会随之而变。不同，其它各参数会随之而变。ib bic cUc cCM MLRL LEC CEb bui iui i)(ccecirbcUUEUUEGi第18页/共67页过过A A，B B两点作动两点作动态负载线如图。态负载线如图。)(rbcUEGicosccibrccceUEUEUUEUB B点：点： t=t= /2/2时：时：A A点点: : t=t= 时：时：E Ec c2 2 2 2 cosccUE )cos1 (cU0)cos(irbcUUEGicos= (U - Eb)/ Ui cccceEtUEUcos第19页/共67页E Ec c2 2 2 2 cosccUE

14、)cos1 (cUAB为动态负载线其斜率为1/RcB为动态负载线上假想的点只有导通角内才有icUce为Ec时为起点E Ec c第20页/共67页所以动态电阻所以动态电阻( (动态负载）为负载线斜率的倒数动态负载）为负载线斜率的倒数( (由图得由图得) )cmccIUR)cos1 (注意cmcccccIURIURRR)cos1 (1而RIRIIURcmccmcc)cos1 ()cos1 ()cos1 (11若选频回路两端电压：若选频回路两端电压：Uc=Ic1R( (谐振时谐振时) )另外：另外：Rc取决于回路的谐振阻抗取决于回路的谐振阻抗R，并为半导通角，并为半导通角 的函数。的函数。Rc为动态

15、负载R为谐振时 呈现的电阻第21页/共67页2谐振电阻R对集电极电流的影响为讨论方便，假定为讨论方便，假定Ec、Eb、Ui不变，以不变，以i b为参变量折线化后为参变量折线化后的输出特性曲线如下页图的输出特性曲线如下页图:（作出不同（作出不同R时三条负载线）时三条负载线）由以上动态分析可知：由以上动态分析可知：R变化变化（Rc变）负载线斜率变化变）负载线斜率变化使激励达到峰值使激励达到峰值时进入不同区（放大、饱和）时进入不同区（放大、饱和）ic波形的变化波形的变化对各参对各参数产生不同影响。数产生不同影响。RIRIRcmcc)cos1 ()cos1 (11第22页/共67页此时，此时，Uc1较

16、小，管较小，管子工作在放大区，子工作在放大区，ic受输入控制，对应的受输入控制，对应的ic为余弦脉冲。为余弦脉冲。由于电压利用系数 小，称为欠压状态。因此，Po较大，但不高。（2 2）R适中适中（负载线负载线2 2）：）：动态负载线恰为经过临界饱和线的拐点动态负载线恰为经过临界饱和线的拐点, ,此时此时Uc2较大，较大，Icm减小不多。减小不多。此时，有较大的输出功率和较高的效率，称此为此时，有较大的输出功率和较高的效率，称此为临界状态。临界状态。（3 3）R较大时（负载线较大时（负载线3 3）：）：此时管子工作在饱和区此时管子工作在饱和区, , ic受受Uce的控制，称此为的控制，称此为过压

17、状态过压状态( (曲线曲线凹陷）凹陷）R越大，凹陷越深越大，凹陷越深。（1）R 较小时（负载线1）：0121第23页/共67页在临界状态下，电压利用系数：在临界状态下，电压利用系数：ccescccoptEUEEU在临界状态下，回路谐振阻抗为：在临界状态下，回路谐振阻抗为：cmcoptccoptIEIUR11称为最佳负载电阻。称为最佳负载电阻。很高，近似为1第24页/共67页放大器的负载特性放大器的负载特性负载特性：是指Eb、Ui及Ec不变时，调谐功放的输出电流、输出电压、功率、效率随回路谐振电阻 R 而变化的关系。调谐功率放大器的负载特性如图：调谐功率放大器的负载特性如图：3.负载特性第25页

18、/共67页（1）电流Ico Ic1及电压Uc随 R 的变化：（a）电流）电流Ic ：随随R的增大，略减小的增大，略减小(管子特性曲管子特性曲线上翘部分决定）线上翘部分决定） ，到临界状态为，到临界状态为止。止。R再增大再增大(过压过压)，I c出现凹陷出现凹陷Ic( Ico 、 Ic1 )下降较快。下降较快。（b）电压Uc = RIc1 :欠压时：Ic1变化小，Uc几乎随R正比增加。过压时：Ic1随R的增加明显下降，但R增大的趋势略超过Ic1减小的趋势，Uc随 R 缓慢增加。第26页/共67页（2）功率和效率随 R 的变化曲线：（a） Po = Ic12 R/2= Uc Ic1 /2：欠压时：

19、欠压时：R Ic1 (得较少得较少) Uc (得较多得较多) Po 过压时：过压时：R Ic1 (得多得多) Uc (得较少得较少) Po 临界时：临界时：Po最大，故把此时的负最大，故把此时的负载电阻载电阻Ropt称为最佳负载电阻。称为最佳负载电阻。 cmcoptccoptIEEUR1第27页/共67页（b b） Pdc dc = = Ec c Ico co ：直流电源供给的功率直流电源供给的功率P Pdcdc欠压时：欠压时：Icoco变化小，变化小，Pdcdc基本不变。基本不变。过压时：过压时：ic c凹陷，凹陷， Pdcdc下降得快。下降得快。集电极耗散功率集电极耗散功率Pc c欠压时：

20、欠压时：R Po o Pc c 过压时：过压时： Pc c下降减缓。下降减缓。（C） 集电极效率集电极效率 c ：欠压时：欠压时：R Po Pdc c 过压时：过压时： RIco , Ic1 c (略上升）与略上升）与Uc相同相同.dcPP0第28页/共67页1）欠压状态：）欠压状态： Ic1不随不随 R 而变，所以放大管可视为而变，所以放大管可视为恒流源；恒流源；Po 较低，管耗较低，管耗Pc大，大，Uc随随R而变。而变。2）临界状态：）临界状态：Po最大，最大， 最高，是最佳工作状态。最高，是最佳工作状态。3 3）过压状态：）过压状态： 强过压：强过压：ic凹陷严重凹陷严重非线性失真严重。

21、非线性失真严重。弱过压：弱过压：Uc随随R变化小，可视为恒压源。变化小，可视为恒压源。结论：第29页/共67页一、一、160MHZ160MHZ、13W13W调谐功放电路调谐功放电路C C1 1C C2 2L L1 1构成构成T型匹配网络，与型匹配网络，与前级前级5050 电阻匹配；电阻匹配；L L2 2C C3 3C C4 4构成构成L型匹配网络，使型匹配网络，使负载达到最佳阻抗。负载达到最佳阻抗。基极采用自给偏压，使之工作基极采用自给偏压，使之工作在丙类。在丙类。集电极供电为并联供电方式。集电极供电为并联供电方式。电路如图所示.指标：此电路功率增益可达9dB，可向50负载提供13W的功率。第

22、30页/共67页二、二、175MHZVMOS175MHZVMOS管调谐功放电路管调谐功放电路电路如图所示电路如图所示栅极采用了栅极采用了C C1 1、C C2 2、C C3 3、L L1 1组成的组成的 型匹型匹配网络。配网络。漏极采用漏极采用L L2 2、L L3 3、C6、C7、C8组成的组成的 型匹配网络；型匹配网络；栅、漏极均采用栅、漏极均采用并联供电并联供电. .MOSMOS管的主要优点：管的主要优点：动态范围大、输入阻抗高等。动态范围大、输入阻抗高等。指标：指标：本电路的功率增益可达本电路的功率增益可达10dB10dB，效率大于，效率大于50%50%，可向，可向5050 的负载提供

23、的负载提供10W10W功率功率 。第31页/共67页三、三、50MHZ50MHZ、25W25W调谐功放电路调谐功放电路电路如图所示电路如图所示C C1 1、C C2 2 、L L1 1构成构成T T型匹配网络；型匹配网络；L L2 2、L L3 3、C C3 3、C C4 4构构成成 型匹配网络；型匹配网络；基极采用自给偏压。基极采用自给偏压。集电极采用并联供集电极采用并联供电方式。电方式。指标：指标：本电路的功率增益为本电路的功率增益为7dB,7dB,可向可向5050 的负载提供的负载提供25W25W功率。功率。第32页/共67页例题例题3-23-2：一丙类高频功放，选用一丙类高频功放，选用

24、3AD12高频管，其最大集电高频管，其最大集电极电流极电流Icm=5A，最大集电极耗散功率，最大集电极耗散功率PcM =20W，输出特性曲，输出特性曲线中临界饱和线的斜率线中临界饱和线的斜率G=0.6S，电源，电源EC =18V， =80o ,要求输要求输出出1. 8W的功率，工作在临界状态。试计算：的功率，工作在临界状态。试计算：电源供给的直电源供给的直流功率流功率Pdc ; 集电极耗散功率集电极耗散功率PC ; 集电极输出时的效率集电极输出时的效率 ；LC回路的等效负载谐振电阻回路的等效负载谐振电阻R。,由图可知：Icm= G (Ec -Uc ) = G (Ec 2Po / Icm 1 )

25、解：由=80o可知：1 =0.46 , 0 =0.428 得： Ic1= 1 Icm =0.21A ； Ic0= 0 Icm =0.13APdc = Ec Ic0 = 2.34W由此可求得： PC 、 = Po / Pdc 、 R=2Po / I2c1。得： Icm= 9.85A 或Icm= 0.46A；（因为已知最大集电极电流Icm=5A，所以取Icm= 0.46A)第33页/共67页E Ec c2 2 2 2 cosccUE )cos1 (cU为临界饱和线其斜率为G。第34页/共67页第四节 宽带高频功放及功率合成前述调谐功放：前述调谐功放：主要主要优点优点是效率高；是效率高；缺点缺点是调

26、谐复杂，相对带宽窄，是调谐复杂，相对带宽窄，因因而不能满足高频宽带的需要。而不能满足高频宽带的需要。对于通信系统的宽带高频设备，必须采用对于通信系统的宽带高频设备，必须采用高频宽带功放高频宽带功放。高频宽带功放的负载是传输线变压器，其最高高频宽带功放的负载是传输线变压器，其最高f f可达上千可达上千兆赫。兆赫。高频宽带功放缺点：是低，功率小，因此当要求大功率输出时，需采用功率合成技术。第35页/共67页（一）传输线变压器的结构与等效电路如下图：（一）传输线变压器的结构与等效电路如下图：传输线变压器与普通变压器的传输线变压器与普通变压器的传递能量方式传递能量方式不同不同: :传输线变压器是在两导

27、线间介质中传播传输线变压器是在两导线间介质中传播; ;普通变压器是通过电磁感应的能量传递给负载。普通变压器是通过电磁感应的能量传递给负载。1：1倒相传输线变压器的结构：用两根等长的导线紧靠着绕在磁环上构成原理图等效电路图一、传输线变压器第36页/共67页（二）传输线变压器的宽带特性（二）传输线变压器的宽带特性高频情况下，两根导线上固有的高频情况下，两根导线上固有的分布电感分布电感、电阻电阻和和线间分线间分布电容布电容不可忽略，其等效电路如下图：不可忽略，其等效电路如下图：2cos221IjIUUccossin221IIUjIc由等效电路得：由等效电路得：其中其中 称为相移常数，称为相移常数，

28、传输线长度。传输线长度。2第37页/共67页传输线特性阻抗为传输线特性阻抗为: :CjGLjrZc其中：其中：r r传输线上单位长度的电阻；传输线上单位长度的电阻；L L传输线上单位长度的电感；传输线上单位长度的电感；G G传输线上单位长度的线间电导；传输线上单位长度的线间电导；C C传输线上单位长度的线间分布电容；传输线上单位长度的线间分布电容；当传输线无损耗或工作频率很高时，当传输线无损耗或工作频率很高时，特性阻抗特性阻抗为：为：CLZc第38页/共67页传输线输入阻抗：（由前面电压电流的表达式可得）传输线输入阻抗：（由前面电压电流的表达式可得）)2tan()2tan(11LccLcijR

29、ZjZRZIUZ2.2.当高频工作时当高频工作时, , ，R RL L上得到的功率也是频率的函数上得到的功率也是频率的函数, , 即传输线有一定上限频率。即传输线有一定上限频率。)(fZi1.1.当当低频低频工作时工作时, ,LiRZ 12表明信号直接加到负载上，表明信号直接加到负载上，即传输功率与频率无关，下限频率为零.其中其中 22IURL第39页/共67页理想理想传输线变压器依靠传输线传递能量；且具有以下特点：传输线变压器依靠传输线传递能量；且具有以下特点：1 1）l 很小，很小，匹配时匹配时Zi =Zc=RL ；带宽趋于；带宽趋于 。2 2）传输线上各点电压）传输线上各点电压, ,电流

30、相等；电流相等； U1 = U2 ； I1 = I2 。 结论：使使 即终端匹配，则即终端匹配，则 Z Zi i =Z=Zc c=R=RL L与频率无关与频率无关, ,带宽趋于带宽趋于 。使使 ，带入下式，传输线上各点电压，带入下式，传输线上各点电压, ,电流相等。电流相等。CLZR min81要扩展上限频率,途径有两条:)2tan()2tan(11LccLcijRZjZRZIUZ特性阻抗22212cosUIjIUUc2221cossinIIIUjIc第40页/共67页（三）几种实际的传输线变压器：（三）几种实际的传输线变压器：1.1.1 1：1 1传输线变压器（亦称倒相变压器）传输线变压器（

31、亦称倒相变压器）: :对理想变压器：对理想变压器：如图所示如图所示称为 1：1传输线变压器。2121;IIUU输入端的等效阻抗为：输入端的等效阻抗为：Z1-3= U1 / I1输出端的等效阻抗为：输出端的等效阻抗为：Z2-4 =U2 / I2 1:122114_231UIIUZZU1-2 = - U3-4称为 倒相变压器。第41页/共67页时输出功率最大即：LsRR 此时此时csLsLLssLZURURRRURIP4422222max0要获得最大功率输出，信号源与传输线、传输线与负载均应匹配,输出功率为：输出功率为：LLssLRRRURIP22200LodRdP第42页/共67页（三）几种实际

32、的传输线变压器：（三）几种实际的传输线变压器：1.1.1 1：1 1传输线变压器（亦称倒相变压器）传输线变压器（亦称倒相变压器）: :实际当中实际当中RL=Rs的匹配情况很少，因此的匹配情况很少，因此1 1：1 1传输线变压器很传输线变压器很少作为阻抗匹配元件；少作为阻抗匹配元件；一般作倒相器或进行不平衡一般作倒相器或进行不平衡- -平衡或平衡平衡或平衡- -不平衡转换。不平衡转换。这两种转换电路分别如图所示：这两种转换电路分别如图所示：R Rs sR Rs2s2R Rs1s1u us su us2s2u us1s1R RL LR RL L/2/2R RL L/2/24 44 4123123不

33、平衡不平衡- -平衡转换平衡转换平衡平衡- -不平衡转换不平衡转换第43页/共67页2 24 4：1 1或或1 1：4 4传输线变压器：用作阻抗变换传输线变压器：用作阻抗变换（三）几种实际的传输线变压器（三）几种实际的传输线变压器: :如图所示：如图所示：高高R Rs s高高R RL L低低R RL L低低R Rs sU U1 1U U2 2I I1 1I IL LI I2 2(a)(a)(b)(b)以以(a)(a)为例进行分析为例进行分析: :111212IUIUUIURiii若理想传输线很短若理想传输线很短, ,有：有：U1=U2，I1=I2由图可知，由图可知，IL=I1+I2=2I2 所

34、以所以有有2222IUIURLL实现了实现了4 4：1 1的阻抗变换。的阻抗变换。因此：满足l11:4222211UIIURRLi第44页/共67页3 3高变换比传揄线变压器：高变换比传揄线变压器：当变换比当变换比高于高于4 4：1 1时，称为时，称为高变换比传输线变压器；高变换比传输线变压器；如如9 9：1 1、1616：1 1传输变压器等。传输变压器等。下面给出两种不同电路形式的下面给出两种不同电路形式的9 9：1 1传输线变压器：传输线变压器：8 88567567R RL LR RS SR RS SR RL L(a)(a)(b)(b)I IL LI I2 2I I1 1I I1 1I I

35、2 2I Ii iI IL LI I1 1第45页/共67页如图如图(a)(a)电路：电路：它实际上是由两个相同的传输它实际上是由两个相同的传输线变压器构成的；线变压器构成的；由于由于3 3，5 5端相接，所以两初级端相接，所以两初级绕组的电流是相等的绕组的电流是相等的, ,即即iIIII/221在传输线无损时在传输线无损时: :U1=U1=U2=U2所以所以: : Ui=U1+U2+U2=3U2=3UL 即即: : UL=Ui/3而而 IL=I1+I2+I2=3I1=3Ii1:9:;919133LiiiiiiLLLRRRIUIUIURU1U1U2U2实现了实现了9 9：1 1的阻抗变换。的阻

36、抗变换。第46页/共67页图（图（b b）为阻抗变换比为）为阻抗变换比为 9:19:1变压器。变压器。在无损匹配条件下，负载将获得全部在无损匹配条件下，负载将获得全部信号源输入功率。信号源输入功率。即：即：优点：结构简单，易于实现；缺点：各初级绕阻过长时会由于分布参数影响，难以匹配。PL=ILUL=Pi=IiUi -(A)U3-4=U5-6=U7-8=U1-2=UI I1 1由由(A)(B)(A)(B)式式,有有 iiLiiLIUUIUUII33所以所以 Ui=U3-4+U5-6+U7-8=3U -（B）由：由： UL=U所以所以iiiLLLRIUIUR9133即即 Ri:RL=9:1U1U1

37、第47页/共67页二、宽带功放实例：第一、二级：第一、二级：采用采用分压式电流负反馈偏置分压式电流负反馈偏置电路以保证放大器工电路以保证放大器工作在甲类线性状态。作在甲类线性状态。第一级：第一级：输出接输出接2 2个串接的个串接的4:14:1阻抗变换电路阻抗变换电路, ,获得获得16:116:1的变比的变比，以实现一、二级间的阻抗匹配。，以实现一、二级间的阻抗匹配。第二级：第二级：输出用输出用4:14:1阻抗变换，实现高阻输出与低负载的匹配阻抗变换，实现高阻输出与低负载的匹配。典型电路如图：典型电路如图：第48页/共67页三、功率合成技术：由于甲类功放效率低、输出功率小，要想得到较大功率，由于

38、甲类功放效率低、输出功率小，要想得到较大功率，必须利用多个功放同时对输入信号放大，然后利用必须利用多个功放同时对输入信号放大，然后利用合成技合成技术术将多个输出功率相加，获得一个总功率（可达数千瓦）将多个输出功率相加，获得一个总功率（可达数千瓦）理想合成器条件：理想合成器条件：(1) 无损地合成各功放的输出功率无损地合成各功放的输出功率; ;(2) 各各单元间有良好的隔离作用单元间有良好的隔离作用; ;(3) 具有宽带特性。具有宽带特性。第49页/共67页功率合成器的功率合成器的构成：构成：其原理框图如图：2 2） H H1 1为分配网络为分配网络。3 3） H H2 2为合成网络为合成网络。

39、4 4） R R1 1 、 R R2 2为平衡电阻为平衡电阻。2W 2W 8W 8W 4W 4W 16W 16W 32W32WA1A2H1H2将输入功率将输入功率均等均等地分配给多负载的网络，称为功率分配网络地分配给多负载的网络，称为功率分配网络或功率分配器。或功率分配器。其中最常见的是其中最常见的是功率二分配器功率二分配器；还有三分配、四分配器等。；还有三分配、四分配器等。1 1）A A1 1、A A2 2、A A3 3为单元功放为单元功放。第50页/共67页（一）功率分配原理（一）功率分配原理功率二分配器原理电路如图：图中用了传输线变压器图中用了传输线变压器, ,其作用是不平衡其作用是不平

40、衡- -平衡转换；平衡转换；将信号源功率分配在负载电阻将信号源功率分配在负载电阻R Ra a、R Rb b上；上；由于由于R Ra a、R Rb b上的电流方向相同上的电流方向相同, ,故为故为同相输出同相输出。R Ra aR Ra aR Rb bR Rb bR RL LR RC CR RC CR RL Lu uS Su uS SI It tU1U2IaIbIdIcUUIaIbIdIcIt第51页/共67页1.1.两负载均分功率的条件：两负载均分功率的条件：bbaadddtbdtatcRIRIRIIIIIIIII2由上式可求得由上式可求得: :)(2)()(dbabacdbabatdRRRRR

41、IRRRRRII由等效电路可求电流之间的关系：A AB BC CD DD D第52页/共67页)(2)()(dbabacdbabatdRRRRRIRRRRRII2, 0ctbadbaIIIIIRRR , 于是时当显然RRRPRIRIPbabbbaaa均分功率条件为22因因Id=0，Ud=0，则则A A，B B两点等电位两点等电位, ,相当于相当于R Ra a，R Rb b并联；并联；所以功率源所以功率源US的总负载的总负载2/RRRRRRabLA AB BC CD DD D第53页/共67页为使信号源提供最大功率输出，要求信号源内阻为使信号源提供最大功率输出，要求信号源内阻R Rc c与特性与

42、特性阻抗阻抗Z Zc c、负载电阻、负载电阻R RL L相匹配，即相匹配，即2RRRZLcc信号源最大功率输出信号源最大功率输出: :RUZZRURIPscccsLCo2)(222max流过流过R Ra a R Rb b的电流为的电流为: :RUIIIIsCtba22每一负载获得的最大功率每一负载获得的最大功率: :24max22ostbaPRURIPP时且当2:RRRRRcbaA,BA,B端均取得最大输出功率的一半。端均取得最大输出功率的一半。-此为两负载均分功率的条件第54页/共67页2.2.两输出端相互隔离的条件：两输出端相互隔离的条件：相互隔离：相互隔离：指当任一负载发生变化甚至损坏时

43、指当任一负载发生变化甚至损坏时, ,不影响另不影响另一负载所获得的功率。一负载所获得的功率。)2(2)(22RRIRIRIIRIRIRIURIUddtbdtddctbbccs若若R Rd d=2R=2R，有，有U Us s=2R(I=2R(It t+I+Id d)=2RI)=2RIb b，即，即A AB BC CD DD D设设R Ra a值变值变,R,Rb b不变：不变：有有I Ia aI0 0 破坏了网络的平衡关系。破坏了网络的平衡关系。对比式，二者完全相同。说明Rb上获得的功率不变。RUIsb2列回路电压方程：列回路电压方程：第55页/共67页表明表明: :2 2）Rd的作用是吸收一端负

44、载改变的功率，以保证另一端所的作用是吸收一端负载改变的功率，以保证另一端所获功率不受影响。获功率不受影响。3 3）如果把信号功率由如果把信号功率由Rd支路引入，而支路引入，而Ra，Rb仍为负载，则仍为负载，则构成反相二分配器，分析方法相同。构成反相二分配器，分析方法相同。 Rd=2R隔离的条件是:1）当满足 Rd=2 Ra =2Rb 的条件时，不管Ra如何变化,Rb上所获功率并不改变。第56页/共67页+ + +- - -B BAR Ra aR Rb bu ua au ub bR RC C=R/2=R/2R Rd d=2R=2RD DD DI Ia aI Ib bI Id dI It tI I

45、t tU UA AU UB BC C+ + +- - -+ + +- - -B BAR Ra aR Rb bu ua au ub bR RC CR Rd dD DD DI Ia aI Ib bI Id dI It tI It tU UA AU UB BC C+ + +- - -同相功率合成器同相功率合成器反相功率合成器反相功率合成器（二）功率合成原理（二）功率合成原理功率合成器亦分为功率合成器亦分为同相功率合成器同相功率合成器、反相功率合成器反相功率合成器两种两种: :第57页/共67页以同相功率合成为例，分析一下它的以同相功率合成为例，分析一下它的合成条件合成条件和和隔离条件隔离条件：1 1

46、功率合成条件：功率合成条件：如图：列如图：列A A、B B点的节点电流方程：点的节点电流方程：dbdatIIIII有表示用将,badtIIII,)(21batIII)(21badIII)(2batcIIII+ + +- - -B BAR Ra aR Rb bu ua au ub bR RC C=R/2=R/2R Rd d=2R=2RD DD DI Ia aI Ib bI Id dI It tI It tU UA AU UB BC C+ + +- - -流过流过R Rc c的电流为：的电流为：同相功率合成第58页/共67页UUUIIIBAba将此代入将此代入 式式 得得I Id d=0; =0;

47、 说明在平衡时说明在平衡时, R, Rd d不消耗功率。不消耗功率。ccccRIRIP224若若bacRRRR2则则BAbbaacPPRIRIRIP2222所以所以功率合成条件功率合成条件为：为：bacRRRR2若电路工作在平衡状态若电路工作在平衡状态, ,两功率源向回路提供同幅、同相的两功率源向回路提供同幅、同相的电功率，即电功率，即: :输入功率全部通过变压器加于负载电阻输入功率全部通过变压器加于负载电阻R Rc c: :)(21badIIIIc=2I第59页/共67页2 2功率输出端的隔离条件功率输出端的隔离条件: :设设不变不变, ,aabIII,所以所以隔离条件隔离条件为：为：RRd2+ + +- - -B BAR Ra aR Rb bu ua au ub bR RC C=R/2=R/2R Rd d=2R=2RD DD DIaIaI Ib bI Id dI It tI It tU UA AU UB BC C+ + +- - -由图可知：bdcacdccddccdAIRRIRRRIRIRIUU)41()41(221221若取若取RRRcd24, ,则则UA将只与将只与Ia有关（即只由功率源有关（即只由功率源A决