《通信電子技術(shù)》課件第3章

第3章功率合成技術(shù)3.1傳輸線變壓器3.2功率合成原理3.3功率分配原理3.4功率合成器方案及保護(hù)習(xí)題33.1傳輸線變壓器3.1.1基本工作原理傳輸線變壓器（TransmissionLineTransformer）是將傳輸線繞在高導(dǎo)磁率、低損耗的磁心上構(gòu)成的。傳輸線可以是同軸電纜、帶狀傳輸線或雙絞線，磁心可采用鎳鋅高磁導(dǎo)率（μ=100~400）的鐵氧體制成。圖3-1(a)為含有傳輸線變壓器的寬帶功率放大器。圖3-1含傳輸線變壓器的寬帶功率放大器(a)放大電路；(b)等效電路

放大器輸出端通過特性阻抗為Zc的傳輸線變壓器接負(fù)載RL。信號(hào)從傳輸線的輸入端1和3傳送到終端2和4，這與傳輸線傳輸能量的情況完全相同，如圖3-1(b)所示。設(shè)傳輸線輸入端電壓為、電流為，輸出端電壓為、電流為，則由傳輸線方程可得：(3-1-1)式中：β=2π/λ——相移常數(shù)；

λ——工作波長；

l——傳輸線長度。端接為(3-1-2)式中：——放大器的輸出電壓；

Ro——放大器的輸出阻抗。解上述方程式，得：(3-1-3)

對(duì)于高頻傳輸線，一般可以近似地把它看成是無耗線，即傳輸線的衰減常數(shù)為零。特性阻抗Zc為一與頻率無關(guān)的純電阻。設(shè)傳輸線無耗，則負(fù)載上的功率為(3-1-4)當(dāng)負(fù)載獲得最大功率時(shí)，特性阻抗?jié)M足：(3-1-5)

且負(fù)載獲得最大功率時(shí)，源內(nèi)阻應(yīng)與負(fù)載阻抗相等，即Ro=RL，此時(shí)，傳輸線輸入阻抗為(3-1-6)

由上式可見，當(dāng)傳輸線特性阻抗與負(fù)載阻抗匹配，即Zc=RL時(shí)，無耗傳輸線的輸入阻抗等于傳輸線的特性阻抗，并且與工作頻率無關(guān)。在無耗和匹配的理想情況下，傳輸線的帶寬是無限的。通常傳輸線都盡可能工作在匹配狀態(tài)下，且傳輸線損耗一般較小，所以，傳輸線具有很寬的通頻帶。

但是，實(shí)際上要做到阻抗完全匹配是不容易的。在不匹配的情況下，即Zc≠RL時(shí)，由式(3-1-6)可得，傳輸線的輸入阻抗為(3-1-7)

當(dāng)βl很小，即βl<<1時(shí)，相當(dāng)于信號(hào)波長λ很長，也即低頻處，Zin≈RL，傳輸功率幾乎不隨λ變化,故傳輸線帶寬沒有頻率下限。

當(dāng)βl較大時(shí)，相當(dāng)于信號(hào)波長λ較短，即高頻處，Zin隨頻率變化，意味著負(fù)載得到的功率隨信號(hào)頻率的變化而變化，因此，實(shí)際傳輸線帶寬存在上限頻率。讓傳輸線的特性阻抗Zc更接近負(fù)載RL，并盡量縮短傳輸線的長度l，可使傳輸線的上限頻率達(dá)到很高。為了保證傳輸線變壓器的上限頻率，通常取l<λmin/8，即一般傳輸線變壓器都可認(rèn)為工作在滿足βl<<1的條件下。由式(3-1-1)可知，在βl<<1的條件下，可得到：因此，可近似地認(rèn)為傳輸線變壓器終端的電壓、電流大小相等，相位相同。在以后分析傳輸線變壓器阻抗變換原理時(shí)，不再區(qū)分和而一律以和I表示。對(duì)于如圖3-1所示的傳輸線變壓器而言，它在負(fù)載上獲得了一個(gè)與輸入幅度相等、相位相反的電壓，即實(shí)現(xiàn)了1∶1變比和倒相作用，我們稱這種接法的傳輸線變壓器為1∶1倒相傳輸線變壓器。

從變壓器的角度來看傳輸線變壓器時(shí)，它仍為一變壓器，故在初級(jí)線圈中有激磁電流存在，這會(huì)破壞傳輸線兩線中電流分布的對(duì)稱性。為了保證兩線按傳輸線方式工作，必須采用高導(dǎo)磁率的環(huán)形磁心，以增加初級(jí)線圈的電感量，減少激磁電流。又由于變壓器的兩個(gè)線圈是雙線并繞的，激磁電流在兩個(gè)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢相等，且傳輸線輸入端是變壓器的同名端，所以傳輸線兩導(dǎo)線之間的電位差不會(huì)因感應(yīng)電動(dòng)勢的存在而有變化，也就是說，在感應(yīng)電動(dòng)勢存在的情況下傳輸線仍然可以按傳輸線所具有的傳輸特性工作。但當(dāng)工作頻率很低時(shí)，由于初級(jí)線圈的感抗下降，激磁電流增加，激磁電流在Ro上的壓降就會(huì)增加，相當(dāng)于起到了對(duì)信號(hào)源分流的作用，使得輸出下降，限制了傳輸線變壓器的下限頻率。所以，實(shí)際中傳輸線變壓器的帶寬是有下限頻率的，它受限于變壓器初級(jí)線圈的電感量。

傳輸線變壓器以變壓器方式工作，可在輸入端和輸出端之間實(shí)現(xiàn)阻抗變換、極性變換、平衡—不平衡變換等功能。對(duì)于圖3-1所示的1∶1倒相傳輸線變壓器，為了使輸出電壓倒相，2端必須接地，則輸入電壓就加在了1和2端上，如果沒有變壓器，信號(hào)就會(huì)被1和2端的導(dǎo)線所短路，而無法加在1和3輸入端上，同時(shí)負(fù)載也會(huì)被3和4端的導(dǎo)線所短路。但在傳輸線變壓器中，由于傳輸線是繞在磁心上的，它具有變壓器工作模式，1和2端有感抗存在，信號(hào)不會(huì)被短路；3和4端同樣存在感抗，而使負(fù)載也不會(huì)被短路。圖3-1的1∶1倒相傳輸線變壓器的變壓器等效電路如圖3-2所示，變壓器工作方式對(duì)于實(shí)現(xiàn)倒相是必須的。圖3-21∶1傳輸線變壓器的變壓器等效電路

除了實(shí)現(xiàn)倒相，1∶1傳輸線變壓器還經(jīng)常用作實(shí)現(xiàn)電路的平衡—不平衡轉(zhuǎn)換，如圖3-3所示。

傳輸線可認(rèn)為是由無數(shù)個(gè)分布電容和電感組成的，其特性阻抗為(3-1-9)式中：L——傳輸線上單位線長的電感量；

r——傳輸線上單位線長的損耗電阻；

C——傳輸線上單位線長區(qū)兩線間電容量;

G——傳輸線上單位線長區(qū)兩線間漏電導(dǎo)。當(dāng)傳輸線無耗，或滿足Ωl>>r，ωC>>G時(shí)，則(3-1-10)

傳輸線變壓器的傳輸機(jī)理，主要是利用傳輸線的分布電感、分布電容來傳遞電磁能量。當(dāng)傳輸線的特性阻抗在匹配狀態(tài)下工作時(shí)，分布電感、分布電容得到最佳利用，從根本上克服了集總參數(shù)變壓器因分布電容和漏感的影響而使工作頻帶受限的弊端。圖3-3平衡—不平衡轉(zhuǎn)換(a)平衡—不平衡；(b)不平衡—平衡3.1.2常用的傳輸線變壓器

1.1∶4和4∶1傳輸線變壓器

在實(shí)現(xiàn)阻抗變換的傳輸線變壓器中，最常用的是1∶4和4∶1阻抗變換傳輸線變壓器。圖3-4(a)是一個(gè)1∶4傳輸線變壓器，由圖可知，負(fù)載RL上兩端電壓為2U，流過的電流為I,信號(hào)源兩端的輸出電壓為U，流出的電流為2I,則信號(hào)源兩端的輸入阻抗Ri及傳輸線變壓器的特性阻抗Zc分別為：(3-1-11)(3-1-12)

圖3-4(b)是一個(gè)4∶1傳輸線變壓器，由圖可知，負(fù)載RL上兩端電壓為U，流過的電流為2I；信號(hào)源兩端的輸出電壓為2U，流出的電流為I，則信號(hào)源兩端的輸入阻抗Ri以及傳輸線變壓器的特性阻抗Zc分別為：(3-1-13)(3-1-14)這里，輸入阻抗為負(fù)載的四倍，即實(shí)現(xiàn)了4∶1阻抗變換。圖3-41∶4和4∶1傳輸線變壓器(a)1∶4阻抗變壓比；(b)4∶1阻抗變換比2.1∶n和n∶1傳輸線變壓器傳輸線變壓器還可以實(shí)現(xiàn)1∶9、1∶16等1∶n高阻抗變換比和9∶1、16∶1等n∶1高阻抗變換比。下面以阻抗變換比1∶9為例討論高變換比傳輸線變壓器。圖3-5為1∶9傳輸線變壓器，由圖3-5(a)可見,它相當(dāng)于由一個(gè)1∶1傳輸線變壓器與一個(gè)1∶4傳輸線變壓器所構(gòu)成。將圖3-5(a)改畫為圖3-5(b)，則1∶9傳輸線變壓器還可視為兩個(gè)1∶1傳輸線變壓器加一根短接線構(gòu)成。同理，1∶4傳輸線變壓器也可視為一個(gè)1:1傳輸線變壓器加一根短接線構(gòu)成。圖3-51∶9傳輸線變壓器

由圖可知，負(fù)載RL上兩端電壓為3U，流過的電流為I,信號(hào)源兩端的輸出電壓為U，流出的電流為3I，則信號(hào)源兩端的輸入阻抗Ri及傳輸線變壓器的特性阻抗Zc分別為：(3-1-15)(3-1-16)這里，輸入阻抗為負(fù)載的九分之一，即實(shí)現(xiàn)了1∶9阻抗變換。

同理可得，采用N個(gè)1∶1傳輸線變壓器和一根短接線組成的傳輸線變壓器可實(shí)現(xiàn)1∶(N+1)2

的阻抗變換，此時(shí)，信號(hào)源輸入阻抗及傳輸線變壓器的特性阻抗分別為：Ri=(N+1)2RL(3-1-17)Zc=(N+1)RL(3-1-18)

將1∶n傳輸線變壓器的輸入作為輸出，輸出作為輸入，即可得到n∶1傳輸線變壓器。以上討論的僅是“二線式”傳輸線變壓器，可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換的傳輸線變壓器還有多種，比如可實(shí)現(xiàn)9∶4的“三線式”等，它們的基本原理都相同，這里不再贅述。3.2功率合成原理3.2.1傳輸線變壓器混合網(wǎng)絡(luò)

1.魔T型混合網(wǎng)絡(luò)魔T型混合網(wǎng)絡(luò)如圖3-6所示。它有四個(gè)端：Σ端（和端）、Δ端（差端）、A端和B端。在各端的阻抗都匹配的條件下，魔T型混合網(wǎng)絡(luò)具有以下特性：

(1)當(dāng)輸入功率加至Σ端時(shí)，在A端和B端得到同相等分的功率，而Δ端沒有功率獲得，也就是說Δ端與Σ隔離。圖3-6魔T型混合網(wǎng)絡(luò)(2)當(dāng)輸入功率加至Δ端時(shí)，在A端和B端得到反相等分的功率，這時(shí)Σ端也沒有功率獲得，即Σ端與Δ端隔離。

(3)當(dāng)輸入功率加至A端時(shí)，在Σ端和Δ端得到同相等分的功率，而B端沒有功率獲得，即B端與A端隔離。

(4)當(dāng)輸入功率加至B端時(shí)，在Σ端和Δ端得到反相等分的功率，這時(shí)A端沒有功率獲得，即A端與B端隔離。魔T型混合網(wǎng)絡(luò)的上述性能，可以用作同相或反相功率合成及功率分配。

當(dāng)A端和B端同時(shí)激勵(lì)，則Σ端的輸出電流為，而Δ端的輸出電流為。若A端和B端的激勵(lì)信號(hào)幅度相等且相位相同，則Σ端的電流相加，Δ端的電流相抵消。A端和B端的激勵(lì)功率在Σ端合成輸出，而Δ端輸出功率為零，這種性能可用作同相功率合成。若A端和B端的激勵(lì)信號(hào)幅度相等且相位相反，則Δ端的電流相加，而Σ端的電流相抵消，A端和B端的激勵(lì)功率在Δ端合成輸出，而Σ端輸出功率為零，這種性能可用作反相功率合成。當(dāng)在Σ端激勵(lì)功率時(shí)，可在A端和B端同時(shí)得到幅度相等且相位相同的輸出功率，實(shí)現(xiàn)同相功率分配；當(dāng)在Δ端激勵(lì)功率時(shí)，可在A端和B端同時(shí)得到幅度相等且相位相反的輸出功率，實(shí)現(xiàn)反相功率分配。2.傳輸線變壓器混合網(wǎng)絡(luò)分析用傳輸線變壓器實(shí)現(xiàn)的魔T型混合網(wǎng)絡(luò)如圖3-7所示。圖中，A、B端就是魔T型網(wǎng)絡(luò)的A端和B端；C端為魔T型網(wǎng)絡(luò)的Σ端；D端為魔T型網(wǎng)絡(luò)的Δ端。A、B、C端為單端輸入，D端為雙端輸入。各端所接電阻就是匹配時(shí)各端所要求的負(fù)載電阻或信號(hào)源內(nèi)阻。下面我們分析各端激勵(lì)功率時(shí)的情況，說明它具有魔T型混合網(wǎng)絡(luò)的特性。由傳輸線變壓器的原理可知，傳輸線變壓器的兩個(gè)繞組的電壓相等，且相對(duì)于同名端的極性相同，流過兩個(gè)繞組的電流大小相等、方向相反。圖3-7用傳輸線變壓器實(shí)現(xiàn)的魔T型混合網(wǎng)絡(luò)1)C端（Σ端）激勵(lì)功率

C端激勵(lì)功率時(shí)傳輸線變壓器混合網(wǎng)絡(luò)如圖3-8所示，由圖可得：整理后得：(3-2-1)圖3-8C端激勵(lì)混合網(wǎng)絡(luò)

由上式可知，當(dāng)RA=RB=R時(shí)，，則 ，表明D端（Δ端）沒有獲得功率，而A端和B端獲得同樣的功率，即C端激勵(lì)的功率在A端和B端等分，并且同相。當(dāng)取信號(hào)源內(nèi)阻RC=RA∥RB=R/2時(shí)，RA和RB上流過的電流及獲得的功率分別為：(3-2-2)2)D端（Δ端）激勵(lì)功率

D端激勵(lì)功率時(shí)傳輸線變壓器混合網(wǎng)絡(luò)如圖3-9所示，由圖可得：(3-2-3)

由上式可知，當(dāng)RA=RB=R時(shí)，，則，表明C端（Σ端）沒有獲得功率，而A端和B端獲得同樣的功率。按圖(3-9)中所標(biāo)方向，A端和B端電流方向相反。圖3-9D端激勵(lì)混合網(wǎng)絡(luò)3)A端、B端同時(shí)激勵(lì)同相功率如圖3-10(a)所示，當(dāng)A端、B端同時(shí)激勵(lì)同相功率時(shí)，A點(diǎn)、B點(diǎn)電流滿足：則：(3-2-4)圖3-10A、B端同時(shí)激勵(lì)混合網(wǎng)絡(luò)(a)同相激勵(lì)；(b)反相激勵(lì)

可見，D端輸出為零。C端流過電阻RC的電流 。由于變壓器兩繞組有相同的電壓，所以，C端的電壓為(3-2-5)故C端的功率為PC=UCIC=Ui(IA+IB)=2UiIi=PA+PB

(3-2-6)4)A端、B端同時(shí)激勵(lì)反相功率如圖3-10(b)所示，當(dāng)A端、B端同時(shí)激勵(lì)反相功率時(shí)，A點(diǎn)、B點(diǎn)電流滿足：(注意：圖3-10(b)與圖3-10(a)的B點(diǎn)電壓、電流反相。)那么有(3-2-7)可見，C端輸出為零。D端流過電阻RD的電流故D端的功率為：PD=UDID=(UA+UB)ID=2UiIi=PA+PB

3.2.2同相功率合成

如圖3-10(a)所示，設(shè)傳輸線變壓器的兩個(gè)繞組上有相同的電壓，所以可得到：(3-2-9)將IC=IA+IB及式(3-2-4)帶入，得(3-2-10)

上式表明，若

RD=4RC(3-2-11)則:A端輸入電壓僅與A端電流有關(guān)，而與B端無關(guān)；B端輸入電壓僅與B端電流有關(guān)，而與A端無關(guān)。每個(gè)功率放大器的等效負(fù)載均為4RC或RD，即兩路功率放大器的等效負(fù)載及相應(yīng)的輸出功率互不影響。我們把式(3-2-11)稱為A端與B端的隔離條件，RD稱為同相功率合成時(shí)的匹配電阻或假負(fù)載。在極限情況下，有一路功率放大器損壞時(shí)，另一路功率放大器仍能正常工作，其輸出功率將均分到RC和RD上，這時(shí)混合網(wǎng)絡(luò)輸出的總功率下降為正常時(shí)的四分之一。圖3-11典型同相功率合成電路3.2.3反相功率合成由式(3-2-8)可知，當(dāng)A端、B端同時(shí)激勵(lì)反相功率時(shí)，傳輸線變壓器混合網(wǎng)絡(luò)在D端有合成功率輸出。圖3-10(b)所示輸入為單端信號(hào)，輸出為雙端信號(hào)。當(dāng)輸出也需要為單端信號(hào)時(shí)，可在輸出D端接1∶1平衡—不平衡轉(zhuǎn)換傳輸線變壓器，如圖3-12所示。與同相功率合成類似，反相功率合成時(shí)合成的兩路信號(hào)也互不影響。圖3-12單端輸出反相功率合成由圖3-12可以得到：(3-2-12)將式(3-2-7)帶入，得(3-2-13)上式表明，若(3-2-14)則:A端輸入電壓僅與A端電流有關(guān)，與B端無關(guān)；B端輸入電壓僅與B端電流有關(guān)，而與A端無關(guān)。每個(gè)功率放大器的等效負(fù)載均為RD/2或2RC，即兩路功率放大器的等效負(fù)載及相應(yīng)的輸出功率互不影響。我們把式(3-2-14)稱為A端與B端隔離條件，RC稱為反相功率合成時(shí)的匹配電阻或假負(fù)載。在極限情況下，有一路功率放大器損壞時(shí)，另一路功率放大器仍能正常工作，其輸出功率將均分到RD和RC上，這時(shí)混合網(wǎng)絡(luò)輸出的總功率同樣下降為正常時(shí)的四分之一。

圖3-13給出了一個(gè)典型的反相功率合成電路。圖中，Tr1與Tr2為傳輸線變壓器魔T型混合網(wǎng)絡(luò)。Tr1為功率分配網(wǎng)絡(luò)，它將輸入功率反相平均分配給兩個(gè)放大器的輸入端，從而形成反相的激勵(lì)功率。Tr2為功率合成網(wǎng)絡(luò)，它將兩個(gè)放大器的輸出進(jìn)行反相功率合成。兩個(gè)6Ω電阻分別是Tr1

、Tr2的匹配電阻，用以吸收不平衡功率。Tr3、Tr4為4∶1阻抗變換器，用以完成阻抗匹配作用。Tr5、Tr6為1∶1平衡—不平衡轉(zhuǎn)換傳輸線變壓器,用來實(shí)現(xiàn)單端變雙端、雙端變單端的功能。圖3-13反相功率合成

與同相功率合成相比，反相功率合成具有非線性失真小的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榉聪喙β屎铣蓮摩ざ溯敵鰞陕沸盘?hào)之差，可以抵消非線性失真的偶次諧波。偶次諧波將在Σ端出現(xiàn)，由Σ端負(fù)載消耗偶次諧波功率。3.3功率分配原理3.3.1功率分配器在傳輸線變壓器混合網(wǎng)絡(luò)中的C端激勵(lì)功率時(shí)，可在A端和B端獲得大小相等、相位相同的等分功率；在傳輸線變壓器混合網(wǎng)絡(luò)D端激勵(lì)功率時(shí)，則可在A端和B端獲得大小相等、相位相反的等分功率。我們稱它們?yōu)楣β识峙淦鳌端激勵(lì)時(shí)為同相功率二分配器；D端激勵(lì)時(shí)為反相功率二分配器。同相功率二分配器等效電路常畫成如圖3-14所示的自耦變壓器形式，其工作原理與C端激勵(lì)的傳輸線變壓器混合網(wǎng)絡(luò)(圖3-8)相同。下面分析其兩負(fù)載端的相互隔離條件。圖3-14二分配器

二分配器正常工作時(shí)，RA=RB=RL，RS=RL/2，由式(3-2-2)得：

設(shè)RA增大，RB仍保持不變，即RA>RB

，RB=RL

，則輸出電流滿足：(3-3-1)且有：(3-3-2)式中：R*為D端的匹配電阻。將式(3-3-1)代入式(3-3-2)中，則有(3-3-3)當(dāng)R*=4RS(3-3-4)時(shí)，B端輸出電流，RB上的電流和獲得的功率分別為(3-3-5)

可見，當(dāng)D端接匹配電阻R*=4RS=2RL時(shí)，就可以保證A端負(fù)載變化不影響B(tài)端正常輸出功率。同理可得，在滿足式(3-3-4)的情況下，B端負(fù)載變化也不影響A端的正常輸出功率。我們稱式(3-3-4)為二分配器負(fù)載的相互隔離條件。圖3-15四分配器3.3.2定向耦合器定向耦合器也是一種功率分配網(wǎng)絡(luò)，用于從功率的主要傳輸方向中分支功率，是功率合成與功率分配中相當(dāng)重要的部件之一。在無線電通信設(shè)備中，定向耦合器常用來取樣射頻線路信號(hào)，以檢測線路的工作狀態(tài)。定向耦合器也可在功率分配中用作功率分支作用，即從功率主要傳輸方向上分支部分功率，輸送給各分支用戶，故也可稱為功率分支器。

定向耦合器的功能框圖如圖3-16所示，它有4個(gè)端口，A端、B端為主線輸入、輸出端，C端、D端為耦合端、隔離端。當(dāng)A端輸入信號(hào)時(shí)，B端為主線輸出端，輸出幾乎與輸入相同的功率；C端為耦合端，輸出很小一部分功率；D端為隔離端，應(yīng)沒有功率輸出。當(dāng)信號(hào)反過來傳輸時(shí)，即B端為主線輸入端輸入信號(hào)時(shí)，則A端為主線輸出端，D端為耦合端，而C端為隔離端。一般要求主線衰減越小越好，隔離度越大越好，耦合度應(yīng)根據(jù)具體使用要求而定。圖3-16定向耦合器功能框圖

圖3-17(a)為由傳輸線變壓器構(gòu)成的定向耦合器原理電路。輸入信號(hào)加在A端，B端為主線輸出端，理想情況下，A、B兩端的電流相等，設(shè)它們?yōu)閯t有：圖中，Tr1為電流變壓器，變換比為1∶n(n>1)，即在次級(jí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，可將它視為恒流源；Tr2為電壓變壓器，變換比為m∶1(m>1)，即在次級(jí)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，可將它視為恒壓源。其等效電路如圖3-17(b)所示。圖3-17傳輸線變壓器定向耦合器(a)原理電路；(b)等效電路由疊加定理可求得C端、D端的電壓分別為：(3-3-7)選擇電路參數(shù)：(3-3-8)并將式(3-3-6)代入式(3-3-7)中，得：可見，C端為耦合端，D端為隔離端。同理可得，當(dāng)B端激勵(lì)信號(hào)時(shí)，A端為主線輸出端，D端為耦合端，C端為隔離端。將定向耦合器串接在無線通信射頻線路中，它可同時(shí)取樣入射波和反射波，常用來檢測正、反向功率、電壓駐波比等。(3-3-9)3.4功率合成器方案及保護(hù)

由圖3-11、圖3-13可知，由傳輸線變壓器魔T型混合網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的基本功率合成器，可由圖3-18所示的原理框圖組成。圖中：A為放大單元，其中每個(gè)放大單元的放大量相同；H為功率合成與功率分配網(wǎng)絡(luò)；R為匹配電阻。由圖中看到，輸入5W信號(hào)經(jīng)第一級(jí)放大器放大到10W后，由分配器平分為兩路5W信號(hào)，送第二級(jí)放大器放大，兩路信號(hào)被放大到10W后，同時(shí)加到合成器，合成輸出20W信號(hào)?？梢姡ㄟ^功率合成將多個(gè)輸出功率不太大的放大器組合起來，可獲得單個(gè)放大器所達(dá)不到的大輸出功率。以圖3-18為基本單元，可以構(gòu)成有更大輸出功率的功率合成器。圖3-18功率合成器原理框圖

如圖3-19所示為采用兩路如圖3-18所示的基本功率合成單元組成的120W功率合成器原理框圖。輸入的15W功率首先被放大到30W，然后由功率分配器將這30W功率分成相等的兩個(gè)15W，繼續(xù)在兩組放大器中分別進(jìn)行放大，放大到30W后，又經(jīng)分配器分為兩路，各自再經(jīng)放大后，兩次合成輸出，最后在負(fù)載上獲得120W的輸出功率。圖3-19120W功率合成器原理框圖

功率合成器的主要技術(shù)指標(biāo)有：

(1)總輸出功率PΣ：一般來講，如果N個(gè)功率源的激勵(lì)功率都為P，則PΣ≈NP；

(2)工作頻帶：應(yīng)滿足寬頻帶工作要求，在工作頻帶內(nèi)，輸出功率應(yīng)盡可能平穩(wěn)，且滿足額定輸出功率要求；

(3)電壓駐波比VSWR:通常應(yīng)優(yōu)于2∶1；

(4)輸入、輸出阻抗：較多為50Ω；

(5)諧波抑制度：一般諧波應(yīng)小于-20dB；

(6)可靠性。(1)負(fù)載失配保護(hù)。功率合成器的終端負(fù)載，如天線或假負(fù)載，因接觸不良、電纜損壞、開路、短路等原因造成失配時(shí)，就會(huì)使電壓駐波系數(shù)（VSWR）上升。VSWR的上升意味著負(fù)載對(duì)放大器的反射功率增大，當(dāng)反射功率超過一定限度時(shí)就會(huì)損壞功率放大電路的器件，這是正常工作所不允許發(fā)生的。所以在實(shí)際使用中