电磁场与电磁波讲稿

电磁场与电磁波A，B两端输入等值同相功率，C端负载Rc获得两输入功率的合成，而D端负载Rd上无功率输出。A、B两输入端输入等值反相功率，D端负载Rd

获得两输入功率的合成，而C端负载Rc

上无功率输出。

二、彼此隔离

当Rd

和Rc

之间满足特定关系时，A、B两输入端彼此隔离。

三、功率分配

当Ra=Rb

时，将功率放大器加在D端，功率放大器的输出功率均等地分配给Ra

和Rb，且它们之间是反相的，而C端无功率输出。

将功率放大器加C端，功率放大器的输出功率均等地分配给Ra和Rb，且它们之间是同相的，而D端无功率输出。一个理想的功率合成电路应该具有以下特点：①N个同类型的功率放大器，它们的输出振幅相等，通过功率合成器输出给负载的功率应等于各功率放大器输出功率的和。②与功率合成器连接的各功率放大器彼此隔离，任何一个功率放大器发生故障时，不影响其他放大器的功率输出。

实现功率合成的电路种类很多，一般都由无源元件组成，统称为魔T混合网络。在实际应用中，往往需要功率合成电路具有宽带特性，这种功率合成电路由传输线变压器构成。

1.4.2传输线变压器一、变压器和传输线的工作频带

高频变压器：由于线圈的漏感和匝间分布电容的作用，其上限频率只能工作在几十兆赫，下限频率受激磁电感量的限制。

传输线：传输线就是连接信号源和负载的两根导线，它的上限频率与导线长度l

有关，l越小，上限频率fH

越高。它的下限频率为零。传输线变压器如图1–4–3所示。图1-4-3传输线变压器

设上限频率fH

对应的波长为

min

,取可以认为：

v1=v2=v，i1=i2=i

二、传输线变压器的工作原理传输线变压器原理图如图1–4–4(a)所示。将传输线绕于磁环上便构成传输线变压器。传输线可以是同轴电缆、双绞线、或带状线，磁环一般是镍锌高磁导率的铁氧体。

三、传输线变压器功能1．对称与不对称变换对称–不对称变换，将对地对称的双端输入信号转换为对地不对称的单端输出信号，如图1–4–6(a)所示。图1-4-6对称与不对称变压器(a)对称-不对称(b)不对称-对称参见图1–4–4(b)，在高频时，传输线变压器以电磁能交替变换的传输方式传送能量。如图1–4–4(c)所示，在低频时，由于传输线绕在磁环上，1端和2端与3端和4端的短导线成为较大的电感线圈，避免了信号源和负载被短接，实现了倒相作用。能量通过传输线方式和磁耦合方式传送。不对称–对称变换，将对地不对称的单端输入信号转换为对地对称的双端输出信号，如图1–4–6(b)所示。(a)对称–不对称(b)不对称–对称2．阻抗变换器

传输线变压器可以构成阻抗变换器，由于结构的限制，通常只能实现特定的阻抗比的变换。

4:1阻抗变换器如图1–4–7(a)所示，图中阻抗关系为实现4:1的阻抗变换。传输线变压器的特性阻抗为

1:4阻抗变换器如图1–4–7(b)所示，图中阻抗关系为实现1:4的阻抗变换。传输线变压器的特性阻抗为1.4.3用传输线变压器构成的

魔T混合网络一、功率合成如图1-4-8所示，Tr1

为魔T混合网络，Tr2

为对称–不对称变换器。

输入信号接在A端和B端，根据节点方程

i=ia-id，i=id-ib

i=ia-id，i=id-ib

求出

而ic=2i=ia-ib

i=ia-id，i=id-ib

ic=2i=ia-ib

1．输入为等值反相信号ia=ib=Imsin

t，va=vb=Vmsin

t

因为

ic=0，所以C端无功率输出。

vd=va+vb=2Vmsin

t，ia=ib=Imsin

t，va=vb=Vmsin

t

因为ic=0所以C端无功率输出。

vd=va+vb=2Vmsin

t，D端的输出功率输出功率为A端输入功率和B端输入功率的和。每个功率放大器的等效负载2．输入为等值同相信号ia=-ib=Imsin

t，

va=-vb=Vmsin

t

因为id=0所以D端无功率输出。

vc=va=-vb=Vmsin

t，

ic=ia-ib=2Imsin

tC端的输出功率输出功率为A端输入功率和B端输入功率的和。2．输入为等值同相信号

ia=-ib=Imsin

t，

va=-vb=Vmsin

t

因为id=0，所以D端无功率输出。

vc=va=-vb=Vmsin

t，

ic=ia-ib=2Imsin

tC端的输出功率输出功率为A端输入功率和B端输入功率的和。每个功率放大器的等效负载3．异常输入情况ia

ib，va

vb

根据电路的约束条件将代入并整理，求解出

若取ia仅与va

有关，ib

仅与vb

有关。实现了A端和B端的隔离，称为A、B间的隔离条件。

二、功率分配1．同相功率分配同相功率分配电路如图1–4–9(a)所示。

ic=2i，ia=i

-

id，ib=i+id，vd=idRd=iaRa

-ibRb整理得到图1–4–9功率分配电路(a)同相ic=2i，ia=i

-

id，ib=i+id，vd=idRd=iaRa

-

ibRb取Ra=Rb=R

则

id=0D端无功率输出。

ia=ib=ic

/2A端和B端获得等值同相功率。

C端的等效负载为R/2。图1–4–9功率分配电路(b)反相2．反相功率分配反相功率分配电路如图1–4–9