11功率合成技术(导弹专业)

一、功率合成与分配网络应该满足的条件

1、功率合成技术：

在高频功率放大器中，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叠加起来，以获得足够大的输出功率。

2、功率合成器方框图

上图为一个输出功率为40W的功率合成器。图中三角形代表一级功率放大器，菱形代表功率合成或分配器。图中A1将5W输入功率放大到10W，然后在分配网中分离为相等的两部分，继续在两组放大器中放大，然后在第2个分配网中进行分配，经放大后，再在合成网中进行相加，最后在输出端获得40W的输出功率。

结论：在功率合成技术中，除了功率放大环节外，功率合成器的关键是功率分配与合成网络。在低频电子线路中，可以用推挽或并联电路来增加输出功率，因此在高频电路中也可以采用同样的方法。这两种方法虽然可以增加输出功率，却存在不可克服的毛病：当一管损坏失效时，会使其它管子的工作状态产生剧烈变化，甚至损坏这些管子。因此并联和推挽电路不是理想的功率合成器。在功率合成技术中采用了用传输线变压器构成的魔T混合网络，既可以实现功率合成和分配的功能，又可以克服推挽和并联电路的缺陷，即其中一管的工作状态发生变化或遭到破坏，不会引起其他放大器工作状态发生变化，不影响各自的输出。（满足相互无关条件）

二、功率合成器网络

1、基本结构（图为魔T网络的电路结构的传输线形式）。

Tr混合网络，Rc混合网络的平衡电阻，Rd合成器负载。

注意两点：根据传输线的原理，两个线圈中对应点所通过的电流必定是大小相等，方向相反的；在满足匹配条件，并略去传输线上的损耗时，变压器输入端和输出端的电压振幅应该相等。

为了满足合成或分配网络所需要的条件，通常取R A=R B=Z C=R，R C=Z C/2=R/2，R D=2Z C=2R。Z C 为传输线变压器的特性阻抗。

2、C、D端是否相互隔离

根据网络的对称性，如果从C端输入信号，则A、B两段的电位应该是大小相等，相位相同的，因此D端无输出。反之，如果从D端输入信号，如右图所示，根据电路的对称性，必然有I1=I2则I=0，即C端无输出，而A、B两端得到大小相等，方向相反的信号。C、D两端互不影响，即它们是相互隔离的，从C端输入信号功率，在R A、R B上获得同相且功率相等的信号。即它可以作为同相功率分配网络。

3、反相功率合成器的原理电路（A、B端是否相互隔离）

（1）若两功率源A、B端加入大小相等、方向相反的电压，如图。则称为反相功率合成器，此时功率在D端合成，Rd上获得两功率源合成功率，而C端无输出。

根据传输线变压器两线圈中电流应该相等，方向应该相反的原则，绘出I。同时设由A端流入

的电流为I A，由D端流入的电流为I D。由于对称性，B端流出的电流必然等于A端流入的电流IA。由基尔霍夫电流定律，在A点I A=I D+I；在B点有I D=I B+I=I A+I，

可以得出I=0，I D=I A。这个结构说明C端无功率输出，D端的功率为

P=I（2V A）=2V A I=2P A=2P B

每－个功率放大器（信号源）的等效负载ＲL为

如果取Ｒd＝４R c，则当某一功率放大器（例如B）出现故障或者I a≠I b时，A端电压为

因此功率放大器Ａ的等效负载仍等于

一个管子损坏后，输出功率降低该管子提供的功率输出，对其它管子无影响。（功率下降条件）。

三、功率合成器的应用

1、下图是电视接收机的共用天线系统，简称CA TV 系统。最简单的共用天线系统，包括接收天线、混合器、放大器、分支器和分配器等。

天线接收各频道的电视信号，然后送入混合器，混合器的作用是将各频道的电视信号进行混合，变为一路频分制电视信号。放大器采用宽带放大器，用来补偿电缆和各分支系统的衰减。分支器和分配器是一些简单的无源网络，它们的主要作用是阻抗匹配和分配功率。 2、功率二分配器和四分配器

3、反相功率合成电路

由于晶体管V 1、V 2输入的激励信号反相，经放大后，它们的输出电压也是反相的，所以输出端采用T r4构成的反相功率合成器，将V 1、V 2输出的反相功率由D 端经T r5输出。C 端为平衡端。

R 175

7

35

7

根据功率合成器的网络要求R A=R B=Z C=R，R C=Z C/2=R/2，R D=2Z C=2R

T r1，构成4：1，进行阻抗变换以实现输入阻抗，满足功率分配网络所需要的阻抗；T r2为1：1的传输线变压器，用来将不平衡的输入变为平衡的输入加到T r3的D端，因为V1、V2为乙类推挽工作状态，即轮流导通，所以分配的信号为不同相位的信号，该分配器为反相功率分配器。L1、L2为阻抗为5欧姆的电感，接在基极和地之间，一是消除某个频率因为正反馈而形成的寄生振荡（从幅度上衰减），另外就是在晶体管截止时给分配网络提供负载。L3、L4为高频扼流圈防止交流信号进入直流电源。注意，该放大器不是调谐式放大器，晶体管不能工作在丙类，应该在甲类或乙类状态。

四、总结（略）