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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,1.4.1,普通变压器的电路符号及其等效电路分别如图1.4.2所示。,图1.4.2 电路符号及其等效电路 (a)电路符号 (b)等效电路,1.4.1,初级线圈电感量,初级线圈引线电感,初级线圈损耗电阻,次级线圈折合到初级后的等效损耗,次级线圈折合到初级后的引线电感,分布电容,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。,图1.4.3 普通变压器的等效电路 (a)低频端的等效电路,1.4.1,可以视为开路。其等效电路,如图1.4.3(b)所示。,1.4.1,图1.4.3 普通变压器的等效电路 (b)高频端的等效电路,由以上分析得到的频率响应曲线如图1.4.1(b)所示。,普通变压器的波段覆盖系数,可达,由于分布参数影响,频带受限但是由于分布参数影响,频带受限。,图1.4.1 普通变压器的频率特性,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。 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。,1.4.2,图 1.4.4 传输线,1.4.2,这时在输入信号源的作用下,沿传输线始端13到终端24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。,只有在传输线是无耗、且它的端阻抗是匹配的,即,的情况下,可以证明,它的上限频率,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,1.4.2,2、传输线变压器结构,图1.4.5 11传输线变压器 (a) 结构图 (b) 传输线电路 (c) 等效为1:1的倒相变压器电路,1.4.2,3、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,上千M,波段覆盖,1.4.2,当信号由1.3端加入时,利用 与 的能量交换信息传输。,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 等于传输线特性阻抗 ,,与结构,尺寸和介质有关。,B、传输线无耗且终端匹配匹配时,沿传输线上任一位置上的电压,电流幅度处处相等,且, 双线并绕,所以任意长度的线间电容( )很大,且分布均匀。, 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 都很大,而且均匀分布。,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:,( 对应于 的波长,传输线长),4、电路特点,三、传输线变压器的应用举例,1、高频反相器,图1.4.6 1:1高频反相器,,,理想、无耗的情况下:,又(2.3)端或(1.4)端同时接地,所以,实现了倒相器功能。同时,故,称之为1:1倒相器,阻抗匹配条件,1.4.2,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,1.4.2,2、1:1传输线实现平衡和不平衡的相互转换,3、 1:4(4:1)阻抗变换,所以,而,所以,故,同时,1.4.2,变压器实现1:4的阻抗变换。,图1.4.8 1:4阻抗变换器,1.4.2,(b)4:1阻抗变换器,所以,又,所以,同时,结论:, 阻抗匹配条件, 匹配时完成,不同连接时还可以构成更多的阻抗变换电路。,1.4.2,图1.4.9 两级宽带高频功率放大电路,1.4.2,两级宽带高频功率放大电路实例,
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