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4.5功率合成

下一节:5.1 反馈振荡原理

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4.5功率合成课程教案、知识点、字幕

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在高频功放中

当需要的输出功率超过

单个电子器件所能输出的功率时

可以将几个电子器件的

输出功率在一个负载上叠加起来

以获得足够大的输出功率

这就是本将将要介绍的

功率合成技术

我们首先以一个框图为例

介绍如何实现功率合成

图中的三角形代表

一级功率放大器

在此假设各放大器的功率

增益均为4倍

菱形表示一分二的

功率分配网络或者二合一的

功率合成网络

并且假设插入损耗为零

当输入功率为1W时

由框图可知 这一系统能将1W的

高频信号放大成64W的输出

显然

功率合成器是由功率放大器

功率分配网络

和功率合成网络组成

实际上

功率分配网络和功率合成网络

是相同的

只是信号源与负载的

位置不同而已

通常将这两种网络称为混合网络

它应满足功率相加和

相互无关两个基本条件

功率相加就是放大单元

电路输出功率的叠加

相互无关是指任何一个

放大单元电路损坏或出现故障时

不影响其他放大单元电路的工作状态

而且要求负载上功率的下降尽可能要小

要满足这两个条件

关键在于选择合适的混合网络

功率合成器所用的混合网络

主要是传输线变压器

下面我们介绍混合网络的原理

由4:1传输线变压器构成的

混合网络有A B C D四个端口

以实现功率合成和分配功能

根据混合网络功能的不同

其中的电阻RA RB RC以及RD

可能是激励源的内阻

也可能是得到功率的负载电阻

或平衡电阻

为了满足功率合成或分配

网络所需要的条件

通常情况下取各电阻要满足如下关系

若将两功率源分别由A B端反相输入

RA RB分别为激励源的内阻

并假设两个功率源输出的

电流分别为和

电压为和

传输线变压器的电流为

流过RD的电流为

电压为

流过RC的电流为

由于电路的对称性

由基尔霍夫电流定律

可得

则

所以 RC上的功率Pc=0

可见

C端为平衡端

RC为平衡电阻不消耗功率

由

可得RD上的功率

可见 D端为合成端

RD为功率合成器的负载电阻

由于两个功率源是反相输入的

所以该电路称为

反相功率合成器

如果将两个功率源由A B端同相输入

如图所示

则称为同相功率合成器

由电路的对称性可知

则可写出各处的电流和电阻的功率

可见

D端是平衡端

RD为平衡电阻不消耗功率

C端是合成端

RC是合成电阻

上面的分析是假设电路对称

如果激励源A或B单边工作

平衡电阻的功率不再等于0

而是激励源的功率平均分配

给平衡电阻和负载电阻

非激励端无功率输出

表明A B两点是相互隔离的

如果将一个激励源从

混合网络的C端或D端输入

则可以实现功率分配

下面我们分析功率分配网络的原理

当激励源由C端输入

由于电路对称

则电阻RD上没有功率

D端为平衡端

两个负载电阻RA RB上的功率

也就是将激励源的功率

平均分配到两个负载上

由于A端和B端的电压大小相等

相位相同

所以该电路是同相功率分配器

若将激励源从D端输入

可以构成反相功率分配器

用同样的方法可以分析得到

即C端是平衡端

两个负载电阻RA RB上的功率

在实际电路中

RA RB通常是两个放大器的

输入电阻

它们从信号源获得功率后

再经放大器放大

如果RA或RB有一个电阻出了故障

则电路的对称性被破坏

此时平衡电阻的功率不再等于0

从而保证正常负载的功率不变

体现了由传输线变压器构成的

功率合成器相互无关的特点

功率合成技术已经

得到了广泛的应用

下面我们看一个典型的

反相功率合成器

这是一个输出功率为75w

带宽为35~75MHz的放大电路的一部分

图中

Tr1与Tr6是具有

平衡—不平衡转换作用的1:1传输线变压器

Tr2与Tr5是具有

混合网络作用的1:4传输线变压器

混合网络各端仍用A B C D来标明

Tr3与Tr4为4:1阻抗变换器

它的作用是完成阻抗匹配

由电路可知

Tr2是功率分配网络

在输入端由D端激励

A B

两端得到反相激励功率

再经4:1阻抗变换器与晶体管的

输入阻抗进行匹配

两个晶体管的输出功率

即A B端获得的功率是反相的

对于功率合成网络

来说

相当于A B两端同时加

有反相输入的激励源

可在D端获得合成后的功率

在完全匹配时

输入和输出混合网络的C端

不会有功率损耗

但在匹配不完善和

不十分对称的情况下

C端还是有功率损耗的

C端连接的6Ω电阻

即为吸收这不平衡功率所用

称为假负载电阻

每个晶体管基极到地的10Ω电阻

是用来稳定放大器

防止寄生振荡

并在晶体管截止期间作为

混合网络的负载

反相功率合成器的优点是

输出无偶次谐波

输入电阻比单边工作时高

因而引线电感的影响小

至于同相功率合成器

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第1章 绪论

-1.1 通信系统的组成

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-第1章 绪论--1.1 通信系统的组成

-1.2 调制与解调

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-1.3 发射机和接收机的组成

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第2章 高频电路基础

-2.1选频网络

--2.1.1 LC串联谐振回路

--2.1.2 LC并联谐振回路(空载)

--2.1.3 LC并联谐振回路(有载)

--2.1.4 耦合谐振回路

--2.1.5 固体滤波器

-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

--2.2.1 非线性电路的工程分析方法

--2.2.2 相乘器及频率变换作用

-第2章 高频电路基础--2.2非线性电路分析基础

第3章 高频小信号放大器

-3.1 分散选频放大器

--3.1.1 晶体管高频Y参数等效模型

--3.1.2 单调谐回路选频放大器

--3.1.3 多级单调谐回路选频放大器

--3.1.4 双调谐回路选频放大器

--3.1.5 调谐放大器的稳定性

-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

--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

第4章 高频功率放大器

-4.1 丙类谐振功率放大器的工作原理

--4.1.1原理电路及其基本工作原理

--4.1.2集电极尖顶余弦脉冲电流的分解

--4.1.3丙类谐振功放的功率和效率

-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

--4.2.1动态特性曲线及其画法

--4.2.2工作状态与负载特性

--4.2.3 各极电压对工作状态的影响

-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

--4.3.1直流馈电电路

--4.3.2滤波匹配网络

--4.3.3实用电路

-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

--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

第5章 正弦波振荡器

-5.1反馈型振荡器原理

--5.1 反馈振荡原理

-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

--5.2.1 互感耦合式振荡器

--5.2.2 三点式振荡器的组成原则

--5.2.3 电感三点式振荡器

--5.2.4电容三点式振荡器

--5.2.5 改进型电容三点式振荡器

-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

--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

第6章 振幅调制、解调及混频

-6.1 调幅信号的分析

--6.1.1普通调幅信号

--6.1.2抑制载波的调幅信号

-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

--6.2.1高电平调幅电路

--6.2.2 低电平调幅电路

-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

--6.3.1 二极管峰值包络检波器（1）

--6.3.2 二极管峰值包络检波器（Ⅱ）

--6.3.3 同步检波器

-第6章 振幅调制、解调及混频--6.3 调幅信号

-6.4 变频电路

--6.4.1 变频器的工作原理

--6.4.2 混频电路

--6.4.3 混频干扰

-第6章 振幅调制、解调及混频--6.4 变频电路

第7章 角度调制与解调

-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

--7.2.1 变容二极管直接调频电路

--7.2.2晶体振荡器直接调频电路

--7.2.3 间接调频电路

-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

--7.3.1 斜率鉴频器

--7.3.2 相位鉴频器

--7.3.3 比例鉴频器

-第7章 角度调制与解调--7.3 调频信号的解调电

第8章 反馈控制电路

-8.1反馈控制电路概述

--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

--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

--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

--8.4.1 锁相环路的基本原理

--8.4.2 锁相环路的基本应用

-第8章 反馈控制电路--8.4 锁相环路

4.5功率合成笔记与讨论

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