当前课程知识点:高频电子线路 > 第4章 高频功率放大器 > 4.4宽带高频功率放大器 > 4.4宽带高频功率放大器
您好
欢迎您继续学习本课程
广播 电视及现代通信的
发展趋势之一
就是能在宽波段工作范围内
采用自动调谐技术
以便迅速转换工作频率
为了满足这一要求
可采用本讲将要介绍的
宽带高频功率放大器
这类放大器的负载不再采用谐振回路
而是通过传输线变压器的耦合
进行阻抗变换
下面
我们首先了解一下传输线
变压器的作用
传输线变压器是在传输线
和变压器理论的基础上发展起来的
一种元件
是将两根等长的传输线
绕在高导磁率
低损耗的磁环上构成的
如图a所示
它有四个端子
可分别接信号源
和负载
传输线变压器存在着两种工作方式
高频时传输线模式起主要作用
如图b所示
此时 能量是由输入端通过线圈之间的
分布电容
将能量耦合到输出端的负载上
低频时变压器模式起主要作用
如图c所示
信号源的能量主要靠线圈的磁耦合
传递给负载
根据传输线理论
在满足传输线的长度小于
工作波长的1/8
负载RL等于信号源内阻Rs
并且与传输线变压器的
特性阻抗Zc相等
传输线可以看成是无损耗且匹配
因此
图b中传输线的输入端电压
与输出端电压的幅值相等
相位相同
在传输线的任一点上
两根传输线上流过的电流大小相等
方向相反
信号源的能量直接传输到负载
对于图c
由于变压器的2 3端同时接地
即与大小相等
极性相反
所以这种变压器相当于一个倒相器
可见
图a这种接法的传输线变压器相当于
是一个阻抗变比为1:1的反相变压器
对于1:1传输线而言
如果输入端是两个完全相同的信号源
并分别接在地的两侧
这种接法称为平衡接法
输出端的负载只有单端接地
这种接法称为不平衡接法
可见 图d是把平衡的输入变换为
不平衡的输出
即实现了平衡与不平衡变换
由此可推知 图e实现了不平衡的
输入变换为平衡的输出
传输线变压器采用不同的连接
可以实现不同变比的阻抗变换器
但是
由于受到结构上的限制
它只能完成某些特定变比的变换
例如4:1 1:4
9:1 1:9
16:1 1:16等等
我们先介绍4:1阻抗变换器
电路如图a所示
假设传输线1 3两端的电压为
则2 4两端和负载两端的电压为
则1端对地
的输入电压也就是
1 4之间的电压等于U12
也就是U13
加上U34
也就是U24
等于
如果传输线变压器的电流为
由传输线特点可知
通过RL的电流为
此时
RL经过传输线的阻抗变换
折合到信号源两端的等效电阻
也等于
则
从而实现了阻抗比为4:1的阻抗变换
传输线的特性阻抗Zc
等于
进而可得特性阻抗的通式
如果传输线变压器接成图b的形式
可实现1:4的阻抗变换
假设传输线的电流为
1 3两端的电压为
由传输线的特点可以标出电路中
其他各处的电流以及电压
此时
经过传输线折合到信号源两端的
等效电阻Ri
经变换等于
从而实现了1:4阻抗变换
传输线的特性阻抗Zc
也可以写成
下面我们仿照着刚才的分析方法
一起分析一个由
两个传输线构成的电路
计算该电路的阻抗比以及
每一个传输线的特性阻抗
分析该电路的依据是传输线变压器
的特点
假设Zc1的电流为
Zc2的电压为
这样就可以标出电路中
其他各处的电流 电压
则输入端的等效电阻Ri
负载
则
显然 该电路实现了变比是16:1的阻抗变换
假设Zc1的负载为
则
也等于
根据特性阻抗的通式
可以求出特性阻抗
为了说明传输线变压器在
放大电路中的应用
下面我们介绍一个以
传输线变压器为耦合网络的
宽带高频功率放大电路
图中
Tr1 Tr2和Tr3是传
输线变压器
其中
Tr1和Tr2串联接成16:1的阻抗变换器
使得第二级放大器的低输入阻抗
与第一级放大器的高输出阻抗匹配
Tr3是4:1的阻抗变换器
这样
50Ω的负载经过变换后
使得晶体管T2的集电极负载为200Ω
由于电路没有采用谐振回路
两级共射放大电路
均工作在
甲类状态
基极采用了分压式偏置电路
与发射极电阻组成
静态工作点稳定电路
发射极电容是为了
提高放大器的电压放大倍数
集电极直流供电分别采用
电感Lb和0.01μF电容
组成的并馈电路
其作用是避免较大的集电极直流电流
通过传输线变压器的绕组
否则
将使小小的磁芯达到饱和
而丧失变压器应有的功能
为了进一步改善放大器的性能
每一级都引入了电压负反馈
其中
1.8kΩ与47Ω的电阻串联是T1的
反馈支路
1.2kΩ与12Ω电阻的串联是T2的
反馈支路
为了避免放大器的交流信号通过
电源内阻产生寄生耦合
每级的集电极直流电源都采用了
RC去耦滤波电路
滤波电容是由大小不同的
三个电容并联组成
分别对不同的频率滤波
宽带功率放大器的缺点是效率低
其效率一般在20%左右
这是为了获得足够的
带宽所必须付出的代价
本将我们主要介绍了
传输线变压器的特点及其功能
并以一个典型的电路简述了
传输线变压器在电路中的作用
希望您一定要掌握传输线变压器的
分析方法
为下一讲的学习打好基础
-1.1 通信系统的组成
-第1章 绪论--1.1 通信系统的组成
-1.2 调制与解调
-第1章 绪论--1.2 调制与解调
-1.3 发射机和接收机的组成
-第1章 绪论--1.3 发射机和接收机的组成
-2.1选频网络
-第2章 高频电路基础--2.1选频网络
-2.2非线性电路分析基础
-第2章 高频电路基础--2.2非线性电路分析基础
-3.1 分散选频放大器
-第3章 高频小信号放大器--3.1 分散选频放大器
-3.2 集中选频放大器
-第3章 高频小信号放大器--3.2 集中选频放大器
-4.1 丙类谐振功率放大器的工作原理
-第4章 高频功率放大器--4.1 丙类谐振功率放
-4.2丙类谐振功率放大器的性能分析
-第4章 高频功率放大器--4.2丙类谐振功率放大
-4.3 丙类谐振功率放大器的实际电路
-第4章 高频功率放大器--4.3 丙类谐振功率放大
-4.4宽带高频功率放大器
-第4章 高频功率放大器--4.4宽带高频功率放大器
-4.5 功率合成
--4.5功率合成
-第4章 高频功率放大器--4.5 功率合成
-5.1反馈型振荡器原理
-第5章 正弦波振荡器--5.1反馈型振荡器原理
-5.2 LC正弦波振荡器
-第5章 正弦波振荡器--5.2 LC正弦波振荡器
-5.3 石英晶体振荡器
-第5章 正弦波振荡器--5.3 石英晶体振荡器
-5.4 压控振荡器
--5.4压控振荡器
-第5章 正弦波振荡器--5.4 压控振荡器
-6.1 调幅信号的分析
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.1 调幅信号的分析
-6.2 调幅信号的产生电路
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.2 调幅信号的产生电路
-6.3 调幅信号的解调电路
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.3 调幅信号
-6.4 变频电路
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.4 变频电路
-7.1调角信号的分析
--7.1 调角信号
-第7章 角度调制与解调--7.1调角信号的分析
-7.2 调频信号的产生电路
-第7章 角度调制与解调--7.2 调频信号的产生
-7.3 调频信号的解调电路
-第7章 角度调制与解调--7.3 调频信号的解调电
-8.1反馈控制电路概述
-第8章 反馈控制电路--8.1反馈控制电路概述
-8.2 自动增益控制电路
-第8章 反馈控制电路--8.2 自动增益控制电路
-8.3 自动频率控制电路
-第8章 反馈控制电路--8.3 自动频率控制电路
-8.4 锁相环路
-第8章 反馈控制电路--8.4 锁相环路