濾波匹配網(wǎng)絡(luò)和直流饋電

1、濾波匹配網(wǎng)絡(luò)和直流饋電 高頻電子技術(shù)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)和直流饋電 C類高頻功率放大電路的選頻和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)也稱濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，這一網(wǎng)絡(luò)需要完成的主要任務(wù)是： 2、按功放電路的負(fù)載分類 1、實(shí)現(xiàn)阻抗變換，將實(shí)際的負(fù)載阻抗（一般為天線或傳輸線，阻抗50）轉(zhuǎn)換為放大電路所要求的阻抗，以便在盡可能高的效率下輸出必要的功率。 2、濾除不需要的各次諧波分量，選出所需要的基波成分。 3、完成高效率的信號(hào)傳輸，即要求匹配網(wǎng)絡(luò)本身的損耗盡可能地小。 濾波匹配網(wǎng)絡(luò)和直流饋電 最簡(jiǎn)單和最常用的匹配網(wǎng)絡(luò)是由兩個(gè)不同性質(zhì)的電抗組成的L型網(wǎng)絡(luò)。在討論L型匹配網(wǎng)絡(luò)之前，首先介紹阻抗電路的串-并聯(lián)等效轉(zhuǎn)換。 1.1 L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)

2、 1、阻抗電路的串-并聯(lián)等效轉(zhuǎn)換 由電抗和電阻串聯(lián)組成的電路可以等效地轉(zhuǎn)換為電抗與電阻并聯(lián)的電路，反之，電抗與電阻并聯(lián)的電路也可以等效地轉(zhuǎn)換為電抗與電阻相串聯(lián)的電路。所謂等效，是指轉(zhuǎn)換前后串并聯(lián)電路的總阻抗和Q值保持不變。 1.1 L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)1、阻抗電路的串-并聯(lián)等效轉(zhuǎn)換 等效轉(zhuǎn)換要求：上式實(shí)部和虛部都彼此相等，求得轉(zhuǎn)換關(guān)系：1.1 L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)1、阻抗電路的串-并聯(lián)等效轉(zhuǎn)換 等效轉(zhuǎn)換要求：上式實(shí)部和虛部都彼此相等，求得轉(zhuǎn)換關(guān)系：1、阻抗電路的串-并聯(lián)等效轉(zhuǎn)換 例2.1 已知LR并聯(lián)電路中電阻R1=100，電感L1=5，將其轉(zhuǎn)換為等效的LR串聯(lián)電路，試求串聯(lián)電路中R2和L2。 公式：

3、1.1 L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)2、L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)： 由兩個(gè)性質(zhì)不同的電抗XP和XS組成，它們即可以是電容，也可以是電感，但兩者不能同為電感或電容。 這種結(jié)構(gòu)就像一個(gè)經(jīng)過順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的大寫字母“L”，因此稱為L(zhǎng)型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)。 R0小于RL，稱為降阻抗網(wǎng)絡(luò) R0大于RL，稱為升阻抗網(wǎng)絡(luò) 1.1 L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)2、L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò) 首先討論升阻抗匹配網(wǎng)絡(luò) （1）網(wǎng)絡(luò)的選頻作用 XS和RL是串聯(lián)關(guān)系，根據(jù)前述串并聯(lián)電路轉(zhuǎn)換規(guī)則，可以將其轉(zhuǎn)換為XS1和RL1 QT是XS、RL串聯(lián)電路的品質(zhì)因數(shù) 1.1 L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò) （1）網(wǎng)絡(luò)的選頻作用 電容XP和電感XS1組成LC并聯(lián)諧振回路，用CP表

4、示XP的電容量，LS1表示XS1的電感量，諧振頻率等于 當(dāng)輸入信號(hào)的頻率等于上述諧振頻率時(shí)，圖(b)表現(xiàn)為最大的阻抗，對(duì)于偏離諧振頻率的其他頻率成分，這一網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)很低的阻抗，可見這一濾波匹配網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性。 1.1 L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò) （2）阻抗變換作用 諧振時(shí)從網(wǎng)絡(luò)輸入端看進(jìn)去的等效阻抗是純電阻RL1 ，根據(jù)式（2.46）,可求得等效輸入電阻為 可見通過圖(b)所示的L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，負(fù)載電阻增加了QT2倍，此即為L(zhǎng)型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗變換作用。 1.1 L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò) （3）L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 已知負(fù)載電阻RL、諧振頻率和等效輸入電阻R0，求出圖(b)所示L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)中XP和XS的

5、數(shù)值，即求出相應(yīng)的電容量CP和電感量LS。 第一步：求QT根據(jù)輸入電阻表達(dá)式（2.50），可以求出 第二步：求解電抗XS的幅值 利用 1.1 L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò) （3）L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 第三步：求解電抗Xp的幅值 第四步：求出電容和電感量 XP和XS1組成的LC并聯(lián)諧振回路諧振時(shí)滿足|XP|=|XS1|，因此 1.1 L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)例2.2 已知高頻功率放大電路負(fù)載電阻RL=50，試設(shè)計(jì)一濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，工作頻率40MHz，等效輸入電阻為R0=500。 第一步： 解：選用升阻抗的L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)如圖 第二步： 第三步： 第四步： 1.1 L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)2、L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò) 降阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)如

6、圖 它將阻抗RL變換為比RL小的阻抗R0，相關(guān)公式的推導(dǎo)與升阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)類似，下面只列出結(jié)果，不作推導(dǎo)。為便于比較，以列表的形式將升阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)公式一起列于表2.1。 1.1 L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)2、L型濾波匹配網(wǎng)絡(luò) 1.2 和T型濾波匹配網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu) 和T型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)由三個(gè)電抗元件組成，兩個(gè)為同性質(zhì)電抗，一個(gè)為異性電抗。 圖2.28所示的即為一種常用的和T型濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，圖(a)為T型網(wǎng)絡(luò)，由兩個(gè)與負(fù)載串聯(lián)的電感XS1、XS2及一個(gè)與負(fù)載并聯(lián)的電容XP組成。(b)屬型網(wǎng)絡(luò)，由一個(gè)與負(fù)載串聯(lián)的電感XS和兩個(gè)與負(fù)載并聯(lián)的電容XP1、XP2組成。 T型型1.2 和T型濾波匹配網(wǎng)絡(luò) 分析方法 將型

7、濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的橫臂XS分解為兩部分，XS1和XS2，如圖2.29所示，XS= XS1+XS2，這樣一來，網(wǎng)絡(luò)就分解為兩個(gè)L型網(wǎng)絡(luò)，我們就可以用上述L型網(wǎng)絡(luò)分析方法來分析網(wǎng)絡(luò)。XS1和XP1組成升阻抗匹配網(wǎng)絡(luò) ；XS2和XP2組成的是降阻抗匹配網(wǎng)絡(luò) 1.3 LC諧振功率放大電路的直流饋電 （1）集電極饋電 為功放管提供直流電壓的電路，稱為直流饋電電路，包括兩個(gè)部分。一是為功率放大管提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)偏置電壓，使功放管工作于C類；二是為功放管集電極提供直流電源，以便功放電路將直流電源的功率轉(zhuǎn)換為射頻功率輸出。從結(jié)構(gòu)來看，無論基極直流供電或集電極供電，都有串饋和并饋兩種形式。 串饋方式： 特點(diǎn)是直流電源

8、UCC、濾波匹配網(wǎng)絡(luò)和晶體管VT1三者在電路形式上相互串聯(lián)，因此稱為串饋方式。電感LV和電容CV即起濾波的作用。濾波匹配網(wǎng)絡(luò)與直流電源正極直接相連接，處于較高的電平。 1.3 LC諧振功率放大電路的直流饋電 （1）集電極饋電 并饋方式 ： 特點(diǎn)是直流電源UCC、濾波匹配網(wǎng)絡(luò)和晶體管VT1三部分在電路形式上彼此并聯(lián)，因此稱為并饋方式。 電感LV和電容CV即起濾波的作用。 電容CC為隔直電容，它為高頻信號(hào)提供通路，將濾波匹配網(wǎng)絡(luò)連接到晶體管的集電極和發(fā)射極之間，同時(shí)隔離直流電源UCC，以免直流電經(jīng)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)地短路。 網(wǎng)絡(luò)元件直接接地，網(wǎng)絡(luò)處于低電平。1.3 LC諧振功率放大電路的直流饋電 （2）基極饋電 使用獨(dú)立電源為基極供電 分串聯(lián)和并聯(lián)饋電，圖中Ucc為基極直流電源 缺點(diǎn)：需要兩個(gè)直流電源分別為集電極和基極供電。串聯(lián)饋電并聯(lián)饋電1.3 LC諧振功率放大電路的直流饋電 （2）基極饋電 自