2011-2015年中国飞机制造机修理行业投资分析及研究咨询...97

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1、设计HF和VHF功率放大器的宽带变压器作者说明了固态RF放大器的变压器设计中的可用替代方案。各种不同构造技术的关键参数也同每种参数所显示的结果一起讨论。编写：ChrisTrask,N7ZWY简介在RF功率放大器的设计中宽带变压器对放大器的质量起着很重要的作用，因为它们对确定输入和输出阻抗、增益平稳度、线性度、功率效率和其它特性是关键的。有所遇到的三种形式变压器：不平衡对不平衡（unun）、平衡对平衡（balbal）和平衡对不平衡（balun），它们以不同的组合形式应用以获得所希望的结果。当选择磁

2、性材料（如果要被使用）、导体和构造方式时需要细心考虑，因为所做的选择对变压器的整体性能举足轻重。导体的类型和导体的长度和磁性材料的磁导率是确定耦合的最基本因素，它们随后确定传输损耗和低频截断性能。所使用的导体类型和长度和磁性材料的损耗特性也影响耦合，并且会影响对高频性能有重要意义的寄生电抗。寄生效应和模型变压器不是理想的零件，它们的性能极大依赖于所使用的材料和它们构造的方式。传输损耗和低频阶段性能主要取决于构造方式、磁性材料的选择和在绕组上旋转的圈数或导体的长度。这些选择进一步确定影响高频特性的

3、寄生电抗，它们包括但不局限于电阻性损耗、泄漏电感、绕组内电容和绕组自身电容。宽带变压器的完整等效模型在图11中显示。在此，串联电阻R1和R2分别表示与主绕组与次级绕组中导体相关的损耗。这些电阻是非线性的，它们随频率而增加，因为导线自身的表面效应2。因为使用铁磁体芯的宽带变压器具有相当短的导线长度，电阻性损耗对整体损耗的贡献较小，一般被忽略2。并联电阻RC代表滞后和由铁磁体材料引起的涡流损耗3，它随着ω2或甚至ω3增加而增加，它也对工作在芯材的铁磁共振频率附近的变压器有重要意义2。这在HF和VHF

4、频率处使用的变压器是个很需要小心考虑的问题，因此需要小心选择芯材。低频性能有磁性材料的磁导率和在绕组上旋转的圈数或导体的长度决定。图1中的互感M是在将2组绕组连成一体的变压器芯材4中的磁通引起的。高频特性由特定的实际情况决定，即不是所有的在一个绕组中所产生的磁通进入第二个绕组中，有一个已经发现的亏差，叫泄漏磁通，它因此产生图1中的泄漏电感L11和L12。因为泄漏磁通路径基本上是在空气中的，泄漏电感实际上是恒定的6，7。与宽带变压器有关的电感一般被理解为是分布的，但是通过每个se的分布电容方式来建

5、造变压器的模型不很方便，因此使用了块电容。在图1中，电容器C11代表主绕组并联电容的等效分布主电容。类似地，C22代表次级绕组的并联电容。电容器C12是指绕组内电容8，并且也是一个分布电容。在具有相当多导线的变压器中，绕组内电容可以同变压器电感相互作用并产生传输0点。在较好质量的音频变压器中，通过在绕组内放置一个接地的铜纸使绕组内电容最小，通常指法拉第屏蔽。在图1中显示的宽带变压器的完整模型在粗略设计中使用较好，在这种设计中，变压器在它的性能极限附近使用。这些和其它模型在详细的计算机模拟中使用很

6、好9。在一般实际下和在解析法中，较为方便的是考虑使用图2中所显示的无损耗宽带变压器模型。这些模型已经简化为电抗零件和理想的变压器10。图2的3个模型电容以下列方式同图1中的模型电容想联系：（公式1）（公式2）（公式3）使用图2的无损耗模型，我们可以设计2个模型，它们是可以用来测量各种电抗组件的合适子集。图3的模型用来使主并联电容C11’和主等效串联电感LEQ110的测量形象化。类似地，图4的模型用来使次级并联C22’和次级等效串联电感C12’10。理想变压器的匝数比n是主绕组和次级绕组的物理匝数

7、比。确定图2中的寄生电抗值的步骤如下10：1．在次级绕组打开的情况下，在远低于变压器的高频截断频率下的频率处测量主绕组电感Lp。2．在主绕组打开的情况下，在远低于变压器的高频截断频率下的频率处测量次级绕组的电感Ls。3．在次级绕组打开的情况下，施加在一个中波频率处的信号（在低频截断频率和高频截断频率之间）到主绕组上并测量输入和输出电压V1和V2。4．计算耦合系数k，要使用公式：（公式4）1．使用下列公式计算互感：（公式5）2．使用下列公式计算主泄漏电感：（公式6）3．使用下列公式计算次级泄漏电感

8、：（公式7）1．使用下列公式计算主等效电感LEQ2：（公式8）2．使用下列公式计算次级等效电感：（公式9）10．参考图4，连接一个信号发生器到主绕组上并在次级绕组上连接一个合适的负载。测量传输并联共振频率f12，它是次级绕组两端电压差最小时的频率。11．使用下列公式计算C12’：（公式10）12．在主绕组仍然连接有信号发生器和次级绕组打开的时候，测量输入串联共振频率f22，它是主绕组两段电压差最小时的频率。13．使用下列公式计算C22’：（公式11）14．参考图3，连接一个信号发生器到次级绕组上