宽带高频功率放大器详解

1、 传输线变压器

1)特点：频带极宽，上限频率可达上千兆赫（GHz），频率复盖系数可达104
2)结构：由传输线绕在高导磁率、低损耗的镍锌高频铁氧体上构成，传输线可可采用扭绞线、平行线、同轴线等方式。
3)工作方式：传输线原理与变压器原理的结合。如下图所示：

工作方式：能量根据激励信号频率的不同以传输线方式或以变压器方式传输。如下图所示：

传输线理论要点：
1. 在传输线无耗且匹配的前提下，信号源供给的功率将通过传输线被负载全部吸收，且与频率无关。
2. 无耗与匹配传输线理论上具有无限宽的工作频带（BW0.7由0→∞）
3. 为扩展上限频率，应尽可能缩短传输线的长度，工程上要求传输线长度应小于最小工作波长的1/8;
4. 无耗与匹配传输线的输出与输入电压、电流等值同相。

励磁电流的影响与克服方法，如下图：

在一次线圈中流通的励磁电流i0，破坏了传输线两线中电流的对称性。

克服方法：采用高磁导率磁芯，以增大一次线圈感抗，使i0减小到可以忽略的程度。

弊病：下限频率受一次线圈电感限制，不可能做得很低。

小结：在信号源与负载之间，传输线变压器提供了两条能量传输途径，这两条途径并行存在；在高频段，励磁电流可忽略，传输线传输方式起主导作用，上限频率取决于传输线长度；在低频段，变压器传输方式起主导作用，下限频率受励磁电感量限制，电感量越大，下限频率越低。

应用举例：ADSL方式为不对称传输，其网线即可视为传输线。网线过长，则带宽大大减小（上限频率降低）。

2、 传输线变压器的功能

平衡与不平衡电路的转换：
（1）不平衡—平衡转换

例：电视75Ω同轴电缆向300Ω平衡馈线转换所用的匹配器。

（2）平衡—不平衡转换

例：300Ω向75Ω不平衡负载转换所用的匹配器。

阻抗转换：

传输线变压器也可构成阻抗变换器，常用4:1与1:4阻抗变换器。

（1） 4:1传输线变压器

（2） 1:4 传输线变压器

3、 功率合成技术

（1）功率合成与分配
功率的合成：

功率的分配：是功率合成的逆过程，将信号功率平均地、互不影响地分配给各个独立负载。

功率合成网络与功率分配网络均以传输线变压器为基础构成，二者区别仅在于端口连接方式不同。通常称为“混合网络”。理想的功率合成电路，还应具有良好的隔离作用。

（2）功率合成网络



结论:
（1）传输线变压器起隔离作用，两功率源互不影响；
（2）一功率源损坏，另一功率源的输出功率仍将平均分配。
（3）功率分配网络

  同相功率分配器：

    反相功率分配器：

若将信号功率由D端引入，A、B端将等分输入信号功率，但此两端输出电压反相，故称反相功率分配器。

4、宽带高频功率放大器电路