第一章功率合成技术要点

i ia id id ib
1 id (ia ib ) 2 1 i (ia ib ) 2
流经Rc 的: 又∵
ic 2i ia ib
vd 2v va vb 2va
v va vc vc vb
1 ∴ vc (va vb ) va 2
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v -3
1 +
i
v i 4
2 +
RL
3.传输变压器的功能
(1)1:1的倒相 (2)实现对称→不对称的变换
(3)实现某些特定阻抗比的变换 阻抗比的计算方法： ①传输线上电流处处相等(一去一回均为 i ) ②输入、输出端电压均为 v
③分别找出 Ri、RL 两端电压和通过的电流，从而计算
出 Ri RL ④传输线为特性阻抗 Zc v
1 RL Rd 2
同相 合成
A
C B D
反相 合成
Pc Pa P b 2P a
或
RC
Rd 4RC
Pd 0
每个功放的等效负载 RL 2RC •反相合成:
RL
P c 0 P d P a P b 2P a
Rd RL 2
每个功放的等效负载
隔离条件:
Rd 4RC
分析∵ ∴
va vc RLa RLb RL 2Rc ia ic 2
D端: P d 0
③若A、B端两功放提供不等值功率
ia ib
v a vb
按同样方法分析得： Rd 4 Rc Rd 4 Rc ia va vb Rd Rc Rd Rc
Rd 4 Rc Rd 4 Rc ib vb va Rd Rc Rd Rc
vs1 (t )
同相 合成
A C B D
反相 合成
Rc
Rd
① 加于D端的功放将输出功率平均分 Rb 上，且相互反相(等值 配于 Ra 、 反相)，而C端无输出。
Rb
vs 2 (t )
②加于C端的功放将输出功率等值同相的分配给Ra和 Rb ,D 端无输出. 组成：一般由无源元件组成——魔T混合网 采用宽带的传输线变压器构成魔T混合网
可见若满足隔离条件： 1 仅与 va 有关而与 vb 无关， ib 仅与 vb i a Rc R d 4 有关而与 va 无关。 即A、B间隔离。每个功放的输出功率不受另一功放工作状 Rc上。 态变化的影响，而且输出功率均等地分配在 Rd ，
2.功率分配
Ra A ic Pc R Lc Rb
C D
二、传输线变压器 1. 传输线的结构、特点及其工作 频带 传输线： 连接信号源和负载的两根 导线 工作频带: 下限为0 (波长>>线长 l 时) 上限 f H 与 l 有关.（当传输线 无耗且阻抗匹配时，即
Rs RL Zc )
Zc为特性阻抗，取决于线长、介质、理想无耗传输线 为纯电阻 在高频即信号的波长与导线长度可以比拟时，两导 线上的分布电感和线间的分布电容的影响不能忽略。
1.4功率合成技术 功率合成器, 就是采用多个高频晶体管, 使它们产生 的高频功率在一个公共负载上相加。 图1 ─ 1是常用的
一种功率合成器组成方框图。
信号源 负载 基本单元
放大器 混合 电路
图 1 ─ 1功率合成器组成
1.4功率合成技术 一、功率合成电路的作用 1.功率合成
vs1 (t )
Ra
同相 合成
(b)1∶4阻抗变换器
1.4.3 魔T 混合网络 ——实现功率合成和功率分配
有两种类型： 1. 用4:1传输线变压器接成的 混合网络 (1)功率合成
RL 2RC
1 RL Rd 2
同相 合成
A C B D
反相 合成
或
RC
Rd 4RC
RL
•同相合成: (a、b同相时) (等值同相)
RL 2RC
l 越小, f H 越高 波长 m in
1 fH
1 1 特点： 取 l ( ~ )min 时，可近似认为在上限频率范围 8 10
内，线上电压、电流处处相 等
i1
v1 v2 v
Rs Vs
+
+
V1 -
ZC i2
V2 -
RL
i1 i2 i
ZC = V / i
2.传输线变压器工作原理 传输线变压器——传输线绕在 Rs + 高磁导率磁环上等效为1:1的倒相 v s 变压器（为实现倒相2、3接地） 限制传输线长度，上限频率 f H 可 达到很高值>>变压器上限频率
每个功放的 等效负载
②同相合成 A、B端加入是等值同 相功率时(电压极性，电 流方向与上述相反) 即：
ia ib va vb
∴ id 0
v0 每个功放的等效负载
∴ C端:
vd 0
ic 2ia 2ib
vc v a
Pc vcic va 2ia 2Pa Pa Pb
A C B D
反相 合成
C端: 为同相功率合成。将A、B两端等 值同相功率合成到 Rc 上，D端无 功率输出. D端: 为反相功率合成。将A、B两端等 值反相功率合成到 Rd 上，C端无 功率输出.
Rc
Rd
Rb
vs 2 (t )
当 Rc 、Rd 满足特定关系时，A、B端彼此隔离
Ra
2.功率分配 当 Ra Rb 时
（1）同相功率分配 设 Ra Rb R 1 Pa Pb Pc 2 Ra RLc Ra // Rb 2 va vb 同相
（2）反相功率分配
B
Rd=4Rc
1 Pa Pb Pd 2 RLd Ra Rb 2R
va vb
反相
2.另一种混合网络 由图可见 id ia ib , ic
i
•4:1 阻抗变换 ∵ “1” 点对地的电压为v 2 2v ∴ Ri i 又∵ v 1 Ri iL 2i1 RL 2i1 2 2 vL v ∴
(a)4∶1阻抗变换器
Ri 4 RL
•1:4阻抗变换 ∵
v Ri 2i
v0 (t ) 2v RL i i
RL 4 Ri
①反相合成 A、B端加入等值 反相功率（电压极性、 电流方向如图）
ia ib 即： va vb
∴ i 0 ic 0 id ia ib C端无输出 Pc 0 D端输出:
Pd vd id 2vaia 2Pa Pa P b
RLa RLb va Rd 2 RL ia id 2 vd