【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 T網(wǎng)絡(luò) Tr2 由于兩放大器工作在乙類(lèi)推挽狀態(tài)，輪流導(dǎo)通，它們將兩個(gè)等值反相的等功率信號(hào)放大后，利用魔 T 網(wǎng)絡(luò) Tr5 實(shí)現(xiàn)反相合成。聯(lián)的 22 歐 電阻作為提高輸入電阻與防止寄 生振蕩之用。 D端所接的 200 歐與 400 歐電阻是 Tr1 與 Tr6 的假負(fù)載電阻。 25oR ??25oR ??25oR ??單邊帶功率合成器的設(shè)計(jì) 1 在同相功率合成器中，由于偶次諧波在輸出端是相加的，因此輸出中有偶次諧波存在，這是不如反相功率合成電路的地方（反相功率合成電路中的偶次諧波在輸出端互相抵消）。 第四章寬帶功率合成及傳輸線(xiàn)變壓器的用途 在功率臺(tái)成電路中大都采用傳輸線(xiàn)變壓器組成功率分配器和混臺(tái)電路，各功率放大器都 是寬頻帶放大器，而整個(gè)功率合成器是應(yīng)該適用竟頻帶的． ． 傳輸線(xiàn)變壓器在功率技術(shù)中的用途 如圖 1所示，傳輸線(xiàn)變壓器的特性要求 RA= R B= Zc R = z R D 2Zc 其中： zc 為傳輸線(xiàn)特性阻抗 RD 由不同臂輸入激勵(lì)時(shí)， 傳輸線(xiàn)變壓器的功 圖 1 傳輸殘變壓囂的特性 由不同臂輸入激勵(lì)時(shí)， 傳輸線(xiàn)變壓器的功 圉 2 傳輸殘變壓囂的特性 能是不同的，今以圖 3 為例說(shuō)明之． (1)當(dāng)在 C點(diǎn)引入激勵(lì)功率時(shí)，功率在 R^和 R_上均分， A、 B 兩點(diǎn)電位相同， R。上 無(wú)功率，這種情況為同相功率分配器 (如圖 3(a)所示 )． (2)當(dāng)在 R。上引入激勵(lì)功率時(shí) (見(jiàn)圖 3cb)】．則在負(fù)載電阻 R^和 RB 上得到等值反向的 功率， Rc 上無(wú)功率，這可視為反相功率分配器， Rn為電源內(nèi)阻． (3)當(dāng)在 A 點(diǎn)引入激勵(lì)功率時(shí)，功率在 R_和 RD上均分． Rc上無(wú)功率 C見(jiàn)圖 3(c))，Ra 為電源內(nèi)阻。 （ 4）當(dāng)在 B點(diǎn)引入激勵(lì)功率時(shí)，功率在 A和 B上均分， Rc上無(wú)功率（見(jiàn)下圖）Rb為電源內(nèi)阻。 單邊帶功率合成器的設(shè)計(jì) 1 圖 由不同臂輸八激勵(lì)時(shí)傳輸線(xiàn)變壓器的不同功能 (5)當(dāng)在 A、 B 兩點(diǎn)同時(shí)引人等值同相的功率時(shí) (見(jiàn)圖 3(c))，負(fù)載 lU 阻 Rr 上功率為 A、 B兩點(diǎn)注人功率之和， R。上無(wú)功率，這種情況可視為同相功率合成器，這里 R 和R 分別 為兩個(gè)電源內(nèi)阻。 (6)當(dāng)在 A、 B 兩點(diǎn)同時(shí)引人等值反向功率時(shí) (見(jiàn)圖 3(I))， 負(fù)載 l 乜阻 RD 上的功率為 A、 B 兩點(diǎn)注人功率之和， Rc 上無(wú)功畢．這種情況可視為反相功率臺(tái)成器．這里 R^耳 1l R 分別 為兩個(gè)電源內(nèi)阻． ． 寬帶功率合成電路 常用的功率合成器一種是同相功率合成器 (0。功率臺(tái)成器 )(見(jiàn)圖 4(a))； 另一為反棚功率 合成器 (180。功率合成器或推挽功率合成器 )(見(jiàn)圖 4(b))． (a)同相功率相加 (b)反相功率相加 (c) 圖 寬帶功率合成器的幾種典型電路 圖 4(c)所示電路是反相功率混合器的基本電路， 它的進(jìn)一步改善之處是增加了單邊帶功率合成器的設(shè)計(jì) 1 另一個(gè)傳 輸線(xiàn)變 壓器， 即負(fù)載電阻 R。不是直接接至 l、 4 兩點(diǎn)，而是接到第二條傳輸線(xiàn)的終端，這 條傳輸線(xiàn)起阻抗變換的作用，使輸出阻抗提高 34倍，從而減少了引線(xiàn)電感對(duì)放大器高頻 端的影響．此外，加用了第二條傳輸線(xiàn)，實(shí)際上也是添了一級(jí)低通濾波器，大大減低了放大 1 器輸出的諧波，特別是二次諧波 C 其中： R^=RB=Zc， R =}z ， RD=4Rc=2Zc)． 一 ‘ 一 圖 5 是晶體管同相功率合成器的一個(gè)簡(jiǎn)化 了 的 單 元 電 路 原 理 圖 ． 根 據(jù) 功 率 需 要 ， 整個(gè)功 圖 5 晶體管同相功率合成器原理電路 率合成器可由 2 個(gè)單元組成．圖中 T． 為功率分配器，它是 l： l變壓器，其作用是把輸入端的功率分裂為振幅相等 相位相同的兩部分， 同時(shí)又把兩個(gè)放大器輸入端相互隔離． T 為功率混合屯路，也是 l： l 變壓器．其作用是把兩個(gè)放大器輸出功率混合．同時(shí)隔離兩個(gè)放大器的輸出端． T2 T，、 T． 1 Ts 均為 4： l阻 抗變換器，通過(guò)阻抗變換達(dá)到匹配． T?！?T6 均為傳輸線(xiàn)變壓器．其中： Rt 和 R 為平衡電阻， R J=8R ， R2=4R (R，為晶體管輸入電阻， R 為負(fù)載電阻 )． (1)同相功率合成器的工作原理 從輸入端進(jìn)入激勵(lì)功率， 經(jīng) T。分裂為振幅相等 相位相同的兩部 分． 并分別去激勵(lì)兩 個(gè)放大器，經(jīng)放大后的功率通過(guò)功率混臺(tái)電路相加，送給負(fù)載 Rh，使得負(fù)載上得到 2 的 功率． (2)推挽功率放大器的工作原理飯相功率合成器 ) 根據(jù)需求也可以 2 個(gè)單元組成推挽功率合成器．其中 T。和 T 分別為單端一平衡和平 衡一單端的 l： l變壓器． 為輸入端隔離混合電路， T 為輸出端隔離混合電路，它們的作 用是當(dāng)其中一管損壞時(shí)而另一管能照常工作． T T．為 4： l阻抗變換器，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配． 1 單邊帶功率合成器的設(shè)計(jì) 1 RI。 R2 為平衡屯膽 t 其中： RI=2R ， R 2= R ， Rb≈ 3R． ，是為防止放大器產(chǎn)生低頻寄 生振蕩的， 在晶體管不工作時(shí)它也作為混合器的負(fù)載． 當(dāng) Tt 的輸入端接入激勵(lì)功率時(shí)， T 就把激勵(lì)功率分裂為振幅相等、相位相反的信號(hào)， 使兩個(gè)放大器交替工作． 經(jīng)放大后的輸出功率，其奇次諧波在 上同豐 H相加，使負(fù)載上得到 兩倍的基波功率，偶次諧波在 T 上反相棚 Ⅱ，因而互相抵消，無(wú)偶次諧波輸出． 圖 6 晶體管推挽功率合成器電路 在正常工作情況下， R R，上是不攪基波功率的。以 R2 為例說(shuō)明如下： 因?yàn)閮傻幕娏魇欠聪虻模魞晒艿幕娏髁鹘?jīng) T5， 則在 T 的兩繞組中流向是一致的。 圖 7 所示 所以， 在磁環(huán) 里磁通量增加， T 現(xiàn)很大阻抗， 且遠(yuǎn)大于 T 的特性阻抗。即基波電流不流經(jīng) T R，上也不損耗基波功率， 反而損耗偶次諧波功率。 ． 功率合成器的條件分析 現(xiàn)以晶體管推挽功率合成器為例來(lái)分析能否滿(mǎn)足上述三個(gè)條件 單邊帶功率合成器的設(shè)計(jì) 1 圖 8 晶體管推挽功率合成電路簡(jiǎn)化圖 (1)在正常工作情況下的功率關(guān)系為分析方便起見(jiàn)，將圖 6 I 乜路簡(jiǎn)化為圖 8所示形式， 單管的輸 Hj 功率 P =U I。， 負(fù)載上的交流 [乜壓是 2U ， 流經(jīng)負(fù)載的基波 I乜流 T 因此負(fù)載上得到總功率 P 為： Ph=2UJ I=2P 顯然滿(mǎn)足第一個(gè)條件， 即負(fù)載上的功 率為各單骨功率放大器的功凇柏加． 此時(shí)單管 功率放大器的負(fù)載阻抗 R 為： (2)一管損壞時(shí)對(duì)另一管的影響 將圖 6 所示電路中 Q 損壞，且為三極短路到地的情況 (此為最嚴(yán)重狀態(tài) )，并分析 Q 的 工作情況。 首先看輸 iU 的變化，此時(shí)町將 } 路簡(jiǎn)化為 9(a)的形式。 合成器輸出端簡(jiǎn)化圖 單邊帶功率合成器的設(shè)計(jì) 1 T 為 l： 1變 器，尤阻抗變換作用，因而其輸 ^阻抗仍為 Rh．此時(shí)可將 T5 看成 1：4阻抗變換器． 再將舊 9(a)等效為 l 刳 9(b)的形式． T 是理想變 囂，無(wú)交流分流 作用。 Q。負(fù)載阻抗為 R ： 條件， 聞此仍可 輸 IIJ[]己的額定功冰 Psc。但是原來(lái)不 消 耗基波動(dòng)半， R 現(xiàn)存得到 P 的功 率，負(fù)載上得到的功率也是； P ．相當(dāng)于正常情況下的四分之～ (推挽合成器輸出功率的 1／ 4) 。 再來(lái)看一下輸入端的情況： 在正常的情況下可將圖 8簡(jiǎn)化為圖 1O． 由于 T。為 1： 1 無(wú)阻抗變換作用．故將激勵(lì)源 E 及內(nèi)阻 R 移至 TI 的右邊， R 表示 T】． T．變換過(guò)的輸入電阻． R~=4R。 ． u。 為 T】、 T 輸入端的電壓．此時(shí)滿(mǎn)足匹配條件為： ， 一管損壞時(shí)設(shè) Q2 三板短路到地．則電路簡(jiǎn)化為圖 11(a)． 此時(shí)可看成 R： 與 Rt 串聯(lián)后 并接在 T2 上半繞組中，如圖 11(b)所示．再把 T2肴成是 1： 4 阻抗變換器． R： 與 R。串聯(lián)支路轉(zhuǎn)換為 R 并且： R =(R1 十 R )x 4=(二 R +R F)x 4=6R R 與 R 分壓， Rp 上分得的電壓 Up 為： 單邊帶功率合成器的設(shè)計(jì) 1 R： 上分得電壓 U 為 T2 上電壓的一半．再與 R1 分壓，因而： 這說(shuō)明在 Q2 損耗短路的情況下， Q。得到的激勵(lì)電壓不變．所以在品體管推挽功率合成 器里． 當(dāng)一管發(fā)生短路損壞時(shí)．另一管的負(fù)載阻抗和激勵(lì)也壓都保持不變，因?yàn)槠涔ぷ鳡顟B(tài) 和輸出功率都是不變的，滿(mǎn)足兩管輸入端和輸出端都隔離的條件． 兩種功率合成電路的比較 從電性能上看．推挽功率合成器較同相功率臺(tái)成器要好．這是因?yàn)橥仆旃? 合成『 l1 推挽 電路一樣，偶玖諧波輸出?。绻娐方^對(duì)對(duì)稱(chēng)．偶?xì)g諧波輸出理論上為零，這簡(jiǎn)化了輸 I5I 放大器的濾波電路， 同時(shí)還使輸出波形線(xiàn)性失真小， 如果把工作狀態(tài)選為『 j 乙黨