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1、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
2、路,1.4.1,在高频端：因为,大，,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
3、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
4、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
5、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,图1.4.8 1:4阻抗变换器,变压器实现1：4的阻抗变换。,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,
