3.5宽带高频功率放大器

3.5宽带高频功率放大器主要要求：

了解传输线变压器的工作原理和应用特点。了解用传输线变压器实现阻抗变换的方法。了解用传输线变压器实现功率合成与分配的方法。了解宽带高频功放的工作原理。宽带功放的应用、结构和工作特点：主要用在多频道通信系统、宽带高频设备中。无选频滤波功能；工作于非线性失真较小的甲类或乙类状态，单元电路的效率低、输出功率小；采用功率合成与分配技术，实现多个功放联合工作以获得大功率输出。利用传输线变压器实现一、传输线变压器结构与工作原理将传输线绕在高导磁率、低损耗的磁环构成。主要特点：工作频带极宽,可达GHz;覆盖系数可达104。（普通高频变压器上限频率只能达几十MHz，覆盖系数达几百）RLRSus4123+

–两根等长导线紧靠并绕在高导磁率、低损耗的磁环上。3.5.1传输线变压器接负载接地接地接信号源RLRSus4123+

–等效结论：1.在信号源与负载之间有两种能量传输途径并行存在。2.为1:1电压倒相电路，其阻抗变比为1:1。Rsus13+

–RL24+

–+

–u1u2Rs1+

–RL234us+

–u1+

–u2传输线电路普通变压器电路对传输线变压器要求传输线长度小于最小工作波长的1/8传输线特性阻抗这样的传输线可近似看成无耗且匹配的传输线。无耗匹配传输线特点：频带无限宽；输入能量完全传送到负载。i1i2Rsus13+

–RL24+

–+

–u1u2i1i2Zi励磁电流的影响励磁电流破坏了传输线两线中电流分布的对称性。措施：采用高导磁率环形磁芯，以增大一次线圈电感，从而减小励磁电流。

频率减小时，一次线圈感抗减小，io增大，u

减小这样不但传输线两线中电流分布不对称，而且输入、输出电压很小，可见传输线变压器下限频率受到一次线圈电感限制。小结

传输线变压器的工作方式是传输线原理与变压器工作原理的结合，高频时励磁感抗很大，励磁电流可以忽略不计，传输线方式起主要作用，其上限频率取决于传输线长度，长度越短，上限频率越高；低频时传输线和变压器两种方式起作用；频率很低时，变压器方式起主要作用，其下限频率受励磁电感量限制，励磁电感量越大，下限频率越低。二、传输线变压器的功能

实现1:1平衡不平衡电路转换、阻抗变换、功率的合成与分配等。1.平衡和不平衡电路的转换不平衡—平衡转换平衡—不平衡转换2.阻抗变换4:1阻抗变换器Riii2i为实现阻抗匹配，要求：1:4阻抗变换器ii2iRiRsus13+

–RL24+

–+

–uuRsus13+

–RL24+

–+

–uuH1H4A1H2H3AA2A4HHAAAPiPoR功率合成器的原理框图A—10W单元放大器H—功率合成和分配网络R—平衡电阻5W10W5W5W10W5W5W10W10W20W20W40W一、功率的合成与分配理想功率合成电路要求：无损失地合成各功放的输出功率；各功放间良好隔离即任一放大器工作状态发生变化或损坏时，不会引起其它放大器工作状态和输出功率变化。理想功率分配电路要求：将信号功率平均地、互不影响地分配给各独立负载。3.5.2功率合成技术二、功率合成网络Rc—

平衡电阻Tr2—

平衡—不平衡变换Tr1—

混合网络Rd—合成器负载功率合成网络和分配网络多以传输线变压器为基础构成，两者差别仅在于端口的连接方式不同。通常通称之为“混合网络”。ia=id+i

tib=id

–

i

tic=2i

tid

=(ia+i

b)/2ic=ia

–

i

bit

=(ia

–

i

b)/2

为实现阻抗匹配，要求：

Ra=Rb=Zc

Rc=Zc/2

Rd=2Zc若电路工作在平衡状态，则id=ia=ib,ic=0ud=ua＋

ub=2ua=2ub

反相功率合成网络若A、B端加大小和方向均相同的电压，则C端得合成功率，D端无输出。则为同相功率合成器。A、B端加大小相等方向相反的电压时，D端得合成功率，C端无输出。A、B端加大小相等方向相反的电压D端得合成功率C端无输出A、B端加大小相等方向相同的电压C端得合成功率D端无输出三、功率分配网络同相功率分配网络信号由C端输入，A、B端输出，D为平衡端

为实现阻抗匹配，要求

Ra=Rb=Zc

Rc=Zc/2

Rd=2Zc电桥平衡时，A、B端各得一半功率，且电压同相；D端无功率电桥平衡时，若信号由D端引入，则A、B端各得一半，但电压反相；C端无输出功率。称为反相功率分配器。Tr2构成反相功率分配网络，C为平衡端。Tr3、Tr4构成