【正文】 1W 4W 11W 5W 11W 10W 5W 11W 5W 5W 11W 11W 11W 5W 19W 40W 35W 19W 10W 10W 10W 10W 5W 11W 寬帶功率合成技術(shù)一、功率合成器的組成 在高頻功率放大器中，當(dāng)需要的輸出功率超過(guò)單個(gè)電子器件所能輸出的功率時(shí)，可以將多個(gè)電子器件的輸出功率疊加起來(lái)，這就是功率合成技術(shù)。 下圖是一個(gè)輸出功率為 35W 的功率合成器的組成框圖，三角形代表功率放大器，菱形代表功率分配或合成網(wǎng)絡(luò)。A DCBRA RB RC RD (a) A DCBRA RB RD RC (b) 利用 1： 4傳輸線變壓器 組成的 魔 T混合網(wǎng)絡(luò) ，可以實(shí)現(xiàn)功率合成與分配的功能，其基本電路如圖（ a）所示?；旌暇W(wǎng)絡(luò)有 A、 B、 C、D四個(gè)端點(diǎn)，為了滿足網(wǎng)絡(luò)匹配的條件，取 RA = RB = ZC = R， RC = ZC / 2 =R / 2， RD = 2ZC = 2R，其中 ZC是傳輸線變壓器的特性阻抗。在此基礎(chǔ)上，利用 A、 B、 C、 D四個(gè)端點(diǎn)適當(dāng)連接，可以實(shí)現(xiàn)功率合成與功率分配，圖（ b）為變壓器形式的等效電路。二、功率合成與分配單元 如下圖所示，將 A、 B兩端點(diǎn)分別接入兩個(gè)功率放大器的輸出端，若兩個(gè)輸出電壓為： 兩電壓大小相等、極性相反。在 A點(diǎn)，有： 在 B點(diǎn)，有： 故 所以 C端無(wú)輸出，而 D點(diǎn)的輸出功率為： 實(shí)現(xiàn)了功率合成，稱為 反相合成 。RA RB RC RD A DCBI I2I2I1I1I2I1US1US22U U U 若兩個(gè)輸出電壓為 經(jīng)過(guò)類似分析可以得到：稱為 同相合成 。 RA RB RC Ia IdIb IdIcA DDBCUd/2 IIId(a) Ud/2 Ud Ia IdA DIIIcRA RB B DCIb IdRD(b) 將功率合成器輸入輸出位置交換，即可得到功率分配器。如下圖所示：D ABCT2T3T4T5 T6T125???6?10?10?LL1?H1?H6?1500pF1500pFDBAC??1000pF8?F+24V輸出25?VT1VT2三、功率合成電路實(shí)例 右圖是一個(gè)反相功率合成器的典型電路，它是一個(gè)輸出功率為 75W 、帶寬為30~75MHz的放大電路的一部分。圖中， T2為反相功率分配網(wǎng)絡(luò)， T5反相功率合成網(wǎng)絡(luò) ， T1 與T6 是 1： 1傳輸線變壓器 ，實(shí)現(xiàn)平衡 — 不平衡轉(zhuǎn)換； T3與 T4是 4： 1阻抗變換器。 100?T2T3T4T5T6T1CDABD ABC50???22?22?200?200???100?100?25?25?400? 200?UCCVT1VT2 下圖是一個(gè)典型的同相功率合成器電路。圖中， T1為同相功率分配網(wǎng)絡(luò)， T6為同相功率合成網(wǎng)絡(luò) ， T T3與 T T5 分別是 4： 1與 1： 4阻抗變換器 ，各處的特性阻抗均已在圖中注明。晶體管發(fā)射極接入的電阻以產(chǎn)生負(fù)反饋，提高輸入阻抗。各基極串聯(lián)的電阻，可提高輸入電阻，并防止寄生振蕩。 D端所接的、電阻是 T1 與 T6的假負(fù)載電阻。 反相功率合成器的優(yōu)點(diǎn)是：輸出沒(méi)有偶次諧波，輸入電阻比單邊時(shí)高，因而引線電感的影響減小。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。 本章小結(jié) 高頻功率放大器的主要作用是放大高頻信號(hào)，以高效率輸出大功率。為了提高效率，高頻諧振功放多工作在丙類狀態(tài)，而且一般采用選頻網(wǎng)絡(luò)作負(fù)載，完成阻抗匹配和濾波的功能，不同于純電阻負(fù)載的情況。 丙類高頻諧振功率放大器中功放管的導(dǎo)通角小于 90?，所以輸出電流為脈沖電流，但是利用了選頻網(wǎng)絡(luò)的濾波作用，可以得到正弦電壓輸出。 本章要點(diǎn)： 丙類諧振功放的三種工作狀態(tài)： （ 1）欠壓狀態(tài)，動(dòng)特性線在截止區(qū)和放大區(qū)，輸出電壓幅度小，輸出功率和效率低，集電極功耗大。 （ 2）過(guò)壓狀態(tài)，動(dòng)特性線進(jìn)入飽和區(qū)，集電極電流脈沖出現(xiàn)凹陷，輸出電壓幅度大，且呈現(xiàn)恒壓特性，輸出功率低，效率高。 （ 3）臨界狀態(tài)，動(dòng)特性線達(dá)到臨界飽和線，輸出電壓幅度大，輸出功率和效率高，集電極功耗小，是諧振功率放大器理想的工作狀態(tài)。 丙類諧振功放的外部特性：指外部參數(shù)對(duì)諧振功率放大器的工作狀態(tài)和性能所造成的影響： （ 1）負(fù)載特性：僅負(fù)載 Re變化對(duì)功放工作狀態(tài)和性能的影響， Re增大，工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界向過(guò)壓變化。 （ 2）放大特性：僅激勵(lì)電壓幅度 Uim變化對(duì)功放工作狀態(tài)和性能的影響， Uim增大，工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界向過(guò)壓變化。工作在欠壓區(qū)，對(duì)輸入信號(hào)可實(shí)現(xiàn)線性放大。 （ 3）基極調(diào)制特性：僅基極偏置電壓 UBB變化對(duì)功放工作狀態(tài)和性能的影響， UBB增大，工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界向過(guò)壓變化。工作在欠壓區(qū)，可實(shí)現(xiàn)基極調(diào)幅。 （ 4）集電極調(diào)制特性：僅集電極偏置電壓 UCC變化對(duì)功放工作狀態(tài)和性能的影響， UCC減小，工作狀態(tài)由欠壓經(jīng)臨界向過(guò)壓變化。工作在過(guò)壓區(qū)，可實(shí)現(xiàn)集電極調(diào)幅。 主要參數(shù)關(guān)系的公式：（ 1）電流導(dǎo)通角： （ 2）集電極脈沖電流：（ 3）輸出功率： （ 4）直流電源提供功率： （ 5）集電極功耗： （ 6）集電極效率： 饋電線路為功率放大器提供直流偏置，具體分為基極饋電和集電極饋電，又各有串饋和并饋形式。 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)現(xiàn)阻抗變換與濾波，還可實(shí)現(xiàn)功率合成與分配。