《功率合成与分配》PPT课件

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1、第十章功率合成与分配技术中国传媒大学信息工程学院2007年10月功率合成：通过功率合成网络，将多个高频功率放大器的输出功率相加；功率分配：通过功率分配网络，将高频信号功率均匀、互不影响地同时分配给多个独立的负载，使每个负载获得功率相等、相位相同（或相反）的信号。常用方法：传输线变压器、传输线定向耦合器和1/4波长传输线等。功率合成与分配是相互联系的，用作功率合成的晶体管，必须通过功率分配而得到激励信号。合成网络与分配网络的结构是相同的，其区别不过是信号源与负载相互调换了位置。第一节传输线变压器功率合成与分配特点：频带宽、结构简单、插入

2、损耗小；用于VHF频段、小功率等级。一、功率合成网络1、A端和B端同时加入同频、同相、大小相等的高频信号流过RA的电流为IA，流过RB的电流为IB。由传输线理论可知，若终端匹配并忽略传输线本身的损耗时，流过两绕组的电流大小相等，但相对于同名端而言方向相反，即一个流入同名端，一个流出同名端。传输线变压器功率合成网络等效电路∵uSA=uSB=u，RA=RB=R，IA=IB=I，UA=u-IARA=u-IR，UB=u-IBRB=u-IR，∴UA=UB，UAB=0，I2=0，I1=IA=IB=I，RD上得到的功率PD=0在匹配的状态下（RC=R/2

3、），每一信号源送出的功率为I2R（I为有效值），负载RC得到的功率为PC=（2I1）2RC=（2I）2R/2=2I2R，为A、B两点注入功率之和。C点对地电压：UC=2IR/2=IR∵uI=2I2R，u=2IR∴UA=UB=u-IR=2IR-IR=IR=UC，说明A、B、C三点同电位。2、A端和B端同时加入同频、同相、大小不等的高频信号变压器两绕组的匝数相等，分析时可认为两绕组的电压大小相等，电流相等（相对于同名端而言方向相反）。根据等效电路图可得到以下关系（注意：矢量关系）：IA=I1+I2（1-1）IB=I1-I2，（1-2）UA=U

4、AC+2I1RC=UAC+I1R（1-3）UB=UBC+2I1RC=-UCB+I1R（1-4）将式（1-3）和（1-4）相加，得UA+UB=2I1R（1-5）∴I1=（UA+UB）/2R（1-6）而由RD支路可知：I2=（UA-UB）/2R（1-7）功率关系：设两信号源对外供出的功率分别为PA=U2A/R和PB=U2B/R，RC上得到的功率PC：PC=（2I1）2RC=[2（UA+UB）/2R]2R/2=1/2（U2A/R+U2B/R）+UAUB/R=1/2（PA+PB）+（1-8）在RD上得到的功率PD：PD（1-9）由（1-8）

5、和（1-9）可知，当UA=UB时，PA=PB，PC=PA+PB=2P，PD=0当信号源的幅度不相等，例如令PA=2PB，尽管相差2倍，经计算可知，PC=2.9PB(占全部功率的96.67%),PD=0.1PB(占全部功率的3.33%)，负载仍能得到绝大部分功率。在PB=0（或PA=0）的特殊情况下，则，PC=0.5PA，PD=0.5PA，即RC和RD各得到一半功率。这种情况代表利用两个晶体管进行同相功率合成时，其中一管损坏，其输出功率为0。另一管的输出功率只有一半送给负载PC，另一半消耗在RD上，负载上得到的功率只有双管工作时的1/4。3、A

6、端和B端同时加入同频、幅度相同、相位不同的高频信号设两信号源对外供出的功率分别为PA=U2A/R和PB=U2B/R两个高频信号之间的相位差为θ。RC上得到的功率PC：PC（1-10）RD上得到的功率PD：PD(1-11)若θ=300,则PC=PB+0.89PB=1.89PB(占94.5%)PD=PB+0.89PB=0.11PB(占5.5%)特例：θ=1800（即反相激励），则根据（1-10）和(1-11)PC（1-12）PD（1-13）此时，信号功率将在RD上合成，如PA=PB，RC上得到的功率为0。二、  功率分配网络（一）、同相功

7、率分配同相功率分配网络（RC为信号源内阻、RA和RB可视为两晶体管放大器的输入阻抗，RD是平衡电阻）忽略RC后的等效电路在匹配状态下，得到下列关系：IA=I1-I2（1-14）IB=I1+I2，（1-15）∵UAC+U=IARA及UCB+IBRB=U得UAC=IARA-U（1-16）UCB=-IBRB+U（1-17）（1-16）与（1-17）相加：UAC+UCB=UAB=IARA-IBRB=I2RD（1-18）（1-16）与（1-17）相减：IARA-2U+IBRB=0(UAC=UCB)（1-19）将式（1-16）—（1-19）联立，解得

8、四个电流分别为IA=2U(RD+2RB)/(RARD+RBRD+4RARB)(1-20)IB=2U(RD+2RA)/(RARD+RBRD+4RARB)(1-2