第一章 选频网络与阻抗变换 第四节 宽带阻抗变换网络 高频电子线路教学课件

线电级感后的等
效损耗
分布
初级线
电容
圈引线
电感
图1.4.2 电路符号及其等效电路
（a）电路符号 （b）等效电路
初级线圈 电感量
2、普通变压器的工作原理
在低频端，由于分布参数可以忽略，其等效电路如图
1.4.3(a)所示。 主讲 杨霓清
1.4.1
高频电子线路
图1.4.3 普通变压器的等效电路 （a）低频端的等效电路
（ Ri :RL 4:1）
同时 ZCRCV I2 4V I2RL1 2Ri
主讲 杨霓清
1.4.2
高频电子线路
结论： •① 阻抗匹配条件
ZCRC2RL 12Ri
•② 匹配时完成 Ri :RL 4:1
不同连接时还可以构成更多的阻抗变换电路。
主讲 杨霓清
1.4.2
高频电子线路
两级宽带高频功率放大电路实例
图1.4.6 1：1高频反相器
端同时接地，所以V2 V1
实现了倒相器功能。同时
R L
V I
R
S
V I
故
RS 1 :1 RL
称之为1：1倒相器
阻抗匹配条件 R主L 讲RS杨Z霓C清
1.4.2
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2、1：1传输线实现平衡和不平衡的相互转换
图1.4.7平衡与不平衡变换器 （a）平衡—不平衡 （b）不平衡—与平衡
由于L XL ，当 f 下降时，X L 下降，则L的旁路作用
影响增大，使 R L 两端得到的信号幅度下降。
主讲 杨霓清
1.4.1
高频电子线路
主讲 杨霓清
高频电子线路
主讲 杨霓清
高频电子线路
1.4.2 传输线变压器 一、传输线变压器的结构
1、传输线(TrammsSion-Line)
所谓传输线(TrammsSion-Line)是指连接信号源和负 载的两根导线，如图1.4.4(a)所示。
结论：当 RL2ZC2RC时，（终端匹配条件），传输线
变压器实现1：4的阻抗变换。
主讲 杨霓清
1.4.2
高频电子线路
Vi 2V I i I
所以
Ri
RS
Vi Ii
2V I
又 VL V I L 2 I
V
（b）4:1阻抗变换器
所以 RLV IL L 2VI24V I 1 4Ri
故
Ri RL
4 1
在低频工作时，因信号波长远大于导线长度，传输线 就是两根普通的连接线，因此它的下限频率为零。
在高频工作时、因信号波长与导线长度可以比拟，两 导线上的固有分布电感和线间分布电容的影响就不能忽 略，如图1.4.4(b)所示。
主讲 杨霓清
1.4.2
高频电子线路
图 1.4.4 传输线
主讲 杨霓清
这时在输入 信号源的作用下， 沿传输线始端 1—3到终端2—4 的不同位置上， 通过导线的电流 和线间的电压无 论在幅度和相位 上都是不同的。
用； 高频端：传输线模式起主要作用；初次级线圈之间能
量的传播靠线圈之间的分布电容的耦合作用，上限频率
f m ax 上千MH Z
波段覆盖 K d 1 0 4 ffm m a in x ： ： 受 取 初 决 级 于 线 线 圈 圈 中 长 电 度 感 及 量 终 的 端 限 匹 制 配 程 度
主讲 杨霓清
主讲 杨霓清
1.4.2
高频电子线路
3、 1：4（4：1）阻抗变换
I i 2 I Vi V
所以
Ri
Vi Ii
V 2I
而 I L I VL 2V
所以 RLV IL L 2IV42V I 4Ri
图1.4.8 1:4阻抗变换器
故 Ri 1 RL 4
V 2V 1 同时 ZCR CI2I2R i2RL
图1.4.9 两级宽带高频功率放大电路
主讲 杨霓清
1.4.2
1.4.2
高频电子线路
当信号由1.3端加入时，利用 与 L 的能C 量交换—— 信息传输。
显然，线间分布电容，电感不再影响高频能量的
传播，而是电磁波赖以传播的主要因素。
注意：A、匹配：外接负载R L 等于传输线特性阻抗 Z ，C
Z C 与结构，尺寸和介质有关。Z C
L C
B、传输线无耗且终端匹配匹配时，沿传输
高频电子线路
1.4 宽带阻抗变换网络
1.4.1 引言
一、普通变压器及其特性 1、普通变压器及其等效电路
普通变压器的结构及频率特性如图1.4.1所示。
图1.4.1 普通变压器结构图
主讲 杨霓清
1.4.1
高频电子线路 初级线圈
次级线圈
普通变压器的电路符号损及耗其电阻等效电路分别折级如合后到的图次折初引级合1.线到4圈初.2所示。
1.4.2
高频电子线路
只有在传输线是无耗、且它的端阻抗是匹配的，即
Rs RL Zc的情况下，可以证明，它的上限频率 f H
与其长度 l 有关，l 越小，上限频率 f H 就越高。
若设上限频率f H 所对应的波长为λmin
且 l 取为λmin的十分之一到八分之一，即
l
(1 8
~
110)min
则可近似认为，在上限频率范围内，线上电压和电流幅值 处处相等（无驻波），即
V1 V2 V I1 I2 I
主讲 杨霓清
1.4.2
高频电子线路
2、传输线变压器结构
图1.4.5 1︰1传输线变压器
(a) 结构图 (b) 传主输讲线电杨路霓(c清) 等效为1:1的倒相变压器电路
1.4.2
高频电子线路
3、传输线变压器的工作原理
传输线变压器的两种工作方式： 低频端：分布电容影响小，变压器工作模式起主要作
线上任一位置上的电压，电流幅度处处相等，且
Z 1 ,3Z iZ CR C (纯 电 阻 )
主讲 杨霓清
1.4.2
高频电子线路
C、理想和终端匹配的传输线，具有无限宽的工作频带。 D、终端做到严格匹配很困难，一般认为：
RL ZC
l
(1 8
~
110)min
（ m i对n 应于
f的m a x波长，传输线长）
4、电路特点
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① 双线并绕，所以任意长度的线间电容（ ）C 很大，且 分布均匀。
② 双线绕在高导磁率的铁氧体磁芯上，所以线上每
段的电感量 L都很大，而且均匀分布。
主讲 杨霓清
1.4.2
高频电子线路
1、高频反相器 理想、无耗的情况下：
三V1、 V传2 输I1线 I变2 压器的应用举例
，
又（2.3）端或（1.4）