1、5.4寬帶高頻功率放大器以LC諧振回路為輸出電路的功率放大器，因其相對(duì)通頻帶只有百分之幾甚至千分之幾， 因此又稱為窄帶高頻功率放大器。這種放大器比較適用于固定頻率或頻率變換范圍 較小的高頻設(shè)備，如專用的通訊機(jī)、微波激勵(lì)源等。除了LC諧振回路以外，常用于高頻功放電路負(fù)載還有普通變壓器和傳輸線變壓器兩類。這 種以非諧振網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的放大器能夠在很寬的波段內(nèi)工作且不需調(diào)諧，稱之為寬帶高 頻功率放大器。以高頻變壓器作為負(fù)載的功率放大器最高工作頻率可達(dá)幾百千赫至十幾兆赫，但當(dāng)工作頻率更高時(shí)，由于線圈漏感和匝間分布電容的作用，其輸出功率將急 劇下將，這不符合高頻電路的要求，因此很少使用。以傳輸線變壓器作為負(fù)載

2、的功 率放大器，上限頻率可以達(dá)到幾百兆赫乃至上千兆赫，它特別適合要求頻率相對(duì)變 化范圍較大和要求迅速更換頻率的發(fā)射機(jī)，而且改變工作頻率時(shí)不需要對(duì)功放電路 重新調(diào)諧。本節(jié)重點(diǎn)分析傳輸線變壓器的工作原理，并介紹其主要應(yīng)用。5.4.15.4.1傳輸線變壓器1 1傳輸線變壓器的結(jié)構(gòu)及工作原理傳輸線變壓器是將傳輸線（雙絞線、帶狀線、或同軸線）繞在高導(dǎo)磁率鐵氧 體的磁環(huán)上構(gòu)成的。如圖 5-245-24（a a）所示為 1:11:1 傳輸線變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。傳輸線變壓器是基于傳輸線原理和變壓器原理二者相結(jié)合而產(chǎn)生的一種耦合 兀件，它是以傳輸線方式和變壓器方式同時(shí)進(jìn)行能量傳輸。對(duì)于輸入信號(hào)的高頻頻率分 量是

3、以傳輸線方式為主進(jìn)行能量傳輸?shù)模粚?duì)于輸入信號(hào)的低頻頻率分量是以變壓器 方式為主，頻率愈低，變壓器方式愈突出。如圖 5-245-24 (b)(b)為傳輸線方式的工作原理圖，圖中，信號(hào)電壓從1 1、3 3 端輸 入，經(jīng)傳輸線變壓器的傳輸，在 2 2、4 4 端將能量傳到負(fù)載上。如果信號(hào)的波長(zhǎng)與傳輸線的長(zhǎng)度相比擬，兩根導(dǎo)線固有的分布電感和相互間的 分布電容就構(gòu)成了傳輸線的分布參數(shù)等效電路，如圖5-245-24 (d)(d)所示。若認(rèn)為分布參數(shù)為理想?yún)?shù)，信號(hào)源的功率全部被負(fù)載所吸收，而且信號(hào)的上限頻率將不受漏 感、分布電容及高導(dǎo)磁率磁芯的限制，可以達(dá)到很高。在以變壓器方式工作時(shí)，信號(hào)電壓從1 1、2

4、 2 端輸入，3 3、4 4 端輸出。如圖 5-245-24(c)(c)所示為變壓器方式的工作原理圖。由于輸入、輸出線圈長(zhǎng)度相同，由圖 5-245-24(c c)可知，這是一個(gè) 1:11:1 的倒相變壓器。由上分析可見(jiàn)，傳輸線變壓器具有良好的寬頻帶特性。2 2傳輸線變壓器的應(yīng)用上面我們對(duì)傳輸線變壓器的結(jié)構(gòu)及工作原理做了分析和討論，下面介紹幾種 常用的傳輸線變壓器，按照變壓器的工作方式，傳輸線變壓器常用作極性變換，平 衡-不平衡變換和阻抗變換等。(1)極性變換團(tuán)刃* 1:1仆 f .找住用馴射-枸立圖越尊效如 ft傳輸線變壓器作極性變換電路，就是前面提到的1:11:1 的倒相傳輸線變壓器，如圖

5、5-245-24 (c)(c)所示。在信號(hào)源的作用下，初級(jí)繞組 1 1、2 2 端有電壓,其極性 1 1 端為正，2 2 端為負(fù)；在的作用下，通過(guò)電磁感應(yīng)，在變壓器次級(jí)3 3、4 4 端產(chǎn)生電壓，且，極性為 3 3 端為正，4 4 端為負(fù)。由于 3 3 端接地，所以負(fù)載電阻上的電壓與 3 3、4 4 端電壓的極性相反，即實(shí)現(xiàn)了倒相作用。(2) 平衡-不平衡變換如圖 4.264.26 是傳輸線用作平衡不平衡變換電路。圖5-255-25 (a a)為平衡輸入變換為不平衡輸出電路。輸入端兩個(gè)信號(hào)源的電壓和內(nèi)阻均相等，分別接在地線的兩 旁，稱這種接法為平衡。輸出端負(fù)載只是單端接地，稱為不平衡。圖5-2

6、55-25 (b b)為不平衡輸入變換為平衡輸出電路。(3) 阻抗變換為了使放大器阻抗匹配，傳輸線變壓器必須具有阻抗變換作用。由于傳輸線 變壓器的結(jié)構(gòu)的特殊性，它不能象普通變壓器那樣，依靠改變初、次級(jí)繞組的匝數(shù) 比可以實(shí)現(xiàn)任何阻抗比的變換，而只能完成某些特定阻抗比的變換，如4:14:1、9:19:1、16:116:1 等，或 1:1: 4 4、1:1: 9 9、1:1: 1616=4=4R而R0-n圖 5-25 零-不干愛(ài)快亀等。所謂 4:14:1，是指?jìng)鬏斁€變壓器的輸入電阻是負(fù)載電阻的四倍，即%/4，貝 U U 稱為 1:1: 4 4 的阻抗變換。圖 5-265-26（ a a）、（b b）

7、分別為 4:14:1 和 1:1: 4 4 的傳輸線變 壓器的阻抗變換電路，圖 5-265-26 （c c）、（d d）分別為與其相應(yīng)的普通變壓器形式的等 效電路。下面簡(jiǎn)要分析 4:14:1 阻抗變換原理。由圖 5-265-26 (a a)、(c)(c)可知，若負(fù)載電阻上 的電壓為U,流過(guò)的電流為 2 2I;則信號(hào)源的端電壓為 2 2U，流出的電流為I，信號(hào)源兩端的輸入阻抗以及傳輸線變壓器的特性阻抗分別為：(5-27(5-27)( (5-285-28)可見(jiàn)，輸入阻抗為負(fù)載的四倍，即實(shí)現(xiàn)了4:14:1 阻抗變換為了說(shuō)明傳輸線變壓器在放大器中應(yīng)用，圖5-275-27 給出了一個(gè)兩級(jí)寬帶高頻功率放大

8、器電路。其中和均為 4:14:1 阻抗變換傳輸線變壓器,串聯(lián)后作為第一級(jí)功放的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，總阻抗比為16:116:1 ;實(shí)現(xiàn)第一級(jí)功放的高輸出阻抗與第二級(jí)低輸入阻抗之間匹配；第二級(jí)功放輸出與負(fù)載天線（50501）采用 4:14:1 阻抗變換傳輸線變壓器，實(shí)現(xiàn)第二級(jí)功放輸出與負(fù)載天線之間的匹配。SW7 祈配童帶島町功辜麒怎嶇羸542542功率合成電路目前，由于技術(shù)上的原因，單個(gè)高頻晶體管的輸出功率一般只限于幾十瓦至 幾百瓦。當(dāng)需要更大的輸出功率時(shí)，目前廣泛應(yīng)用的方法就是采用功率合成電路。所謂功率合成電路，就是利用多個(gè)高頻晶體管同時(shí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大，然 后將各功放輸出的功率在一個(gè)公共負(fù)載上相加

9、。如圖5-285-28 所示為常用的一種功率合成電路組成方框圖。圖中除信號(hào)源和負(fù)載外，還采用了兩種基本組件：一種是用三角形表示的晶 體管功率放大器；另一種是用菱形表示的功率分配與合成電路。其中的分配與合成電路，就是利用前面介紹的傳輸線變壓器構(gòu)成的混合網(wǎng)絡(luò)。圖中虛線方框中所示為功率合成器的基本組成單元。圖 5-295-29 為功率合成電路基本單元的一種線路，稱為同相合成器。圖中是功率分配網(wǎng)絡(luò)，它的作用是將信號(hào)源輸入的功率平均分配，供給A A、B B 端同相激勵(lì)功率。是功率合成網(wǎng)絡(luò)，它的作用是將晶體管輸出至A、B兩端同相功率合成供給負(fù)載。當(dāng)、兩晶體管輸入電阻相等時(shí)，有，而心=2R*二 22 =4/1=4/1。正常工作時(shí)，兩管輸出電壓相同，且等于負(fù)載電壓，即，由于負(fù)載上的電流加倍，故負(fù)載上的功率是兩管輸出功率之和，即, ,此時(shí)平衡電阻上無(wú)損耗功率。圖 5-295-29 同相功率合成電路(a a)原理圖(b b)等效電路當(dāng)兩個(gè)晶體管因各種因素造成輸出電壓變化而不平衡時(shí)，相當(dāng)于圖5-295-29(b(b)等效電路中 和發(fā)生變化。根據(jù)傳輸線變壓器原理，由產(chǎn)生， 由產(chǎn)生， 變化不會(huì)引起的變化。當(dāng) =0 0 時(shí)，負(fù)載電流減半，功率則減小為原來(lái)的 1/41/4， 管輸圖5 3G反向功率合成IM踣出的另一半功率消