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第一章 功率电子线路第一节 功率合成技术 要点： 用途： 特点： 1、 高频传输线变压器 一、传输线 1、指连接信号源和负载的两根导线； （1）、低频工作：即信号波长远大于导线长度时，传输线就是两根普通的连接线，因此它的下限频率为零；(传输线变压器,下限频率取决于初级绕组电感量) （2）、高频工作：即信号波长与导线长度可以比拟时，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，上限频率与其长度L有关，L越小，上限频率越高； 2、传输线上每点的电压不仅是时间函数，也是距离函数； 3、传输线本身不消耗能量，输入能量全部转移到负载； 4、传输线特性： （1）、传输线任意一点，两导线流过的电流大小相等，相位相反； （2）、当 ：两导线间电压处处相等，相位相同； 1、3传输线变压器的应用 1、3传输线变压器的应用 小结 传输线变压器应用： 倒相变压器； 转换器：进行不平衡-平衡以及平衡-不平衡转换； 阻抗变换器； 功率合成与分配 2、功率合成和分配网络 小结 2.6.1 宽带高频功率放大器 * * 传输线变压器的原理、功率合成原理 通信和其他功率电子系统中，具有隔离、 对称与不对称变换和阻抗变换作用。 结构简单、轻便、廉价，频带很宽 一、传输线 1、指连接信号源和负载的两根导线； （1）、低频工作：即信号波长远大于导线长度时，传输线就是两根普通的连接线，因此它的下限频率为零；(传输线变压器,下限频率取决于初级绕组电感量) （2）、高频工作：即信号波长与导线长度可以比拟时，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，上限频率与其长度L有关，L越小，上限频率越高； 2、传输线上每点的电压不仅是时间函数，也是距离函数； 3、传输线本身不消耗能量，输入能量全部转移到负载； 4、传输线特性： （1）、传输线任意一点，两导线流过的电流大小相等，相位相反； （2）、当 ：两导线间电压处处相等，相位相同； 5、传输线在高频情况下的等效电路 对于传输线来说，可以看成是由许多电感、电容组成的耦合链，如图1-1所示。电感为导线每一段的电感量，电容为两导线间的分布电容。当信号源加入1、3端时，由于传输线间电容的存在，信号源将对电容充电，使电容储存电场能。电容通过临近电感放电，使电感储存磁场能，即电场能转变为磁场能。然后电感又向后面的电容进行能量交换，即磁场能转换成电场能。再往后电容又与后面的电感进行能量交换，如此往复下去。输入信号就以电磁能交换的形式，自始端传输到终端，最后被负载吸收。 图1-1传输线等效电路 二、 高频传输线变压器 普通变压器上、下限频率的扩展方法是相互制约的。为了扩展下限频率, 就需要增大初级线圈电感量, 使其在低频段也能取得较大的输入阻抗, 如采用高导磁率的高频磁芯和增加初级线圈的匝数, 但这样做将使变压器的漏感和分布电容增大, 降低了上限频率；为了扩展上限频率, 就需要减小漏感和分布电容, 减小高频功耗, 如采用低导磁率的高频磁芯和减少线圈的匝数, 但这样做又会使下限频率提高 。 利用传输线变压器可以组成各种类型的功率分配器和功率合成器, 且具有频带宽、 结构简单、插入损耗小等优点, 然后可进一步组成宽频带大功率高频功放电路。 常用的宽带匹配网络是传输线变压器, 它可使功放的最高频率扩展到几百兆赫甚至上千兆赫, 并能同时覆盖几个倍频程的频带宽度。 由于无选频滤波性能, 故宽带高频功放只能工作在非线性失真较小的甲类或乙类状态, 效率较低。所以, 宽带高频功放是以牺牲效率来换取工作频带的加宽。 1．1结构和原理 传输线变压器是在传输线和变压器理论基础上发展起来的新元件。它用高频性能良好的、高导磁率的铁氧体材料作为磁芯。用相互绝缘的等长双导线(同轴电缆、双股线或带状线)均匀地在矩形截面的环形磁芯上统制而成，如图1-2(a)所示。 图1-2 传输线变压器的结构与电路 us us us RL RL RL Rs Rs Rs (a) 结构示意图 (c) 普通变压器的原理电路 (b) 原理电路图 u1 u2 u1 u2 图(b)是传输线等效电路，信号电压由l、3端把能量加到传输线变压器，经过传输线的传输，在2、4端将能量馈给负载。 图(c)是普通变压器的电路形式。由于传输线变压器的2端和3端接地，所以这种变压器相当于一个倒相器。 us us us RL RL RL Rs Rs Rs (a) 结构示意图 (c) 普通变压器的原理电路 (b) 原理电路图 u1 u2 u1 u2 传输线方式的信号电压却加于1、3端，能量在两导线间的介质中传播，自输入端到达输出端的负载上。 传