1、7.4 功率合成器,利用多个功率放大电路同时对输入信号进行放大, 然后设法将各个功放的输出信号相加, 这样得到的总输出功率可以远远大于单个功放电路的输出功率，这就是功率合成技术。,7.4,（1）功率相加条件。即若有N个相同功率放大器，每个功率放大器为匹配负载提供额定的功率,理想的功率合成器不但应具有功率合成的功能，还必须满足下列条件：,（2）相互无关条件。即N个功率放大器彼此是隔离的。也就是说当任何一个功率放大器损坏时，不影响其余放大器工作，它们各自仍能够向负载提供自己的额定功率。,图7.4.1为采用7个功率增益为2，最大输出功率为10 W的高频功放，利用功率合成技术，可以获得40W的功率输出
2、。,7.4,图7.4.1 功率合成与分配电路框图,其中采用了三个一分为二的功率分配器和三个二合一的功率合成器。很显然，讨论功率合成技术，首先应该讨论功率分配和功率合成网络。,7.4,实现理想功率合成的关键是魔T型混合网络（Hybrid Circuit）。魔T型混合网络有四个端点，分别是A端、B端、C端和D端，如图7.4.2所示。它的作用是：,1C端为同相功率合成端。当A、B两端输入等值,图7.4.2 功率合成示意图,D端为反相功率合成端。当A、B两端输入等值反相功率时，D端负载,上获得两输入功率的合成，而C端,A、B两输入端彼此隔离。即任一端功率放大器的工作状态变化或损坏时，不会影响另一端功率
3、放大器的工作状态，并维持其原输出功率。,7.4,4利用该网络还可实现功率分配的功能。当,时，加在D端的功率放大器将其输出功率均等地,输出；加到C端的功率放大器将其输出功率均等地分配给,7.4,7.4.1 魔T网络,利用传输线变压器可以组成各种类型的功率分配器和功率合成器, 且具有频带宽、 结构简单、插入损耗小等优点, 然后可进一步组成宽频带大功率高频功放电路。,图7.4.3所示的网络就具有上述特性，它既可以作功率分配，又可作功率合成，因此称之为魔T网络。,7.4.1,图7.4.3 魔T网络,魔T网络由4：1传输线变压器和相应的AO、BO、CO、DD四条臂组成，其中DD臂是平衡臂，臂的两端均不接
4、地。,传输线变压器的特性阻抗,和每条臂上的阻值（负载,电阻或信号源内阻）满足以下关系：,一魔T网络的结构特点,图7.4.3 魔T网络,当 AO、BO上接有相同的信号源，,且内阻为R，见图7.4.4所示。设各臂的电流方向如图示，则有,7.4.1,二魔T网络的功能,1功率合成,图7.4.4 功率合成网络,将上面两式相加或相减，分别得到,及,设AO、BO两臂的信号源的正负极性如图7.4.4（a）所示，称之为同相源，则此时电流,7.4.1,图7.4.4 功率合成网络,看作两个电阻R的并联，所以AO、BO两支路上的信号,源均工作于匹配状态，输出额定功率,图7.4.4（b）,鉴于AO、BO为同相源，故称为
5、同相功率合成。,当AO、BO两臂的信号源为反相源时，即,传输线上无电流，可将其开路。,图7.4.4 功率合成网络,AO、BO两臂上的两信号源工作于匹配状态，它们的输出功率为,在 DD臂上得到合成功率，,输出功率为,鉴于AO、BO为反相源，故称为反相功率合成。,得到图7.4.4（C）所示等效电路。,，,图7.4.4（C）,若信号源接在CO臂，见图7.4.5（a）。其输出功率同相地（见图中,、,平均分配给AO、BO臂上的负载，DD臂上无电流。即CO臂与DD臂相互隔离。,7.4.1,2功率分配,图7.4.5 同相功率分配,同相分配：,方向，均流向地）,由电路可知，,时，电路对称，,始端电压与终端电压
6、相等，即,，因而,图7.4.5 同相功率分配,当,所以有,因此必有,A、B、C三个点短路，得到图7.4.5（b）电路。可见在规定的各臂阻值条件下，信号源与负载匹配，,CO臂上信号源输出额定功率,而AO、BO上获得地同相等功率信号,图7.4.5 同相功率分配,7.4.1,传输线上无电压。,可将传输线变压器的,信号源接在DD臂，见图7.4.6。其输出功率,上的负载，CO臂上无电流。,7.4.1,图7.4.6 反相功率分配,反相分配：,由电路可知，当,时，由于电路对称，必有,，,，,得图7.4.6（b）等效电路。由图知，,可见在规定的各臂阻值下，信号源与负载匹配。信号源输出的额定功率,AO、BO上获
7、得反相等功率输出。,7.4.1,C端无输出。由于传输线上两电流相等，因此有,，传输线上无电流。可将传输线开路，,图7.4.6 反相功率分配,7.4.2 功率合成电路介绍,图7.4.7是典型的反相功率合成原理电路。,图7.4.7 反相功率合成电路举例,7.4.1,转换，将不平衡转变为平衡端，送入魔T网络,的平衡臂,DD端，实现反相功率分配。由于两晶体管的输入电阻为,管的匹配电阻。晶体管的输出最佳负载电阻为,由于两放大器工作在乙类推挽状态，轮流导通，它们将两个等值反相的等功率信号放大后，利用魔T网络,7.4.1,作为平衡转换为不平衡网络，将合成后的功率,各传输线变压器的特性阻抗应为,反相功率合成电
8、路的优点是：输出没有偶次谐波，因此失真较小；输入电阻比单边工作时高，因而引线电感的影响减小。,图7.4.8 同相功率合成电路举例,图7.4.8表示一个典型的同相功率合成器电路，图中,7.4.1,将C端的输入功率平均分配，供给A端与B端同相激励功率。,为同相功率合成网络，它的作用是将两个晶体,管输至 A、B两端的功率在C端合成，供给负载。,们的作用是完成阻抗匹配。晶体管发射极接入1.1,的负反馈电阻，用来提高晶体管的输入阻抗。各基极串,7.4.1,在同相功率合成器中，由于偶次谐波在输出端是相加的，因此输出中有偶次谐波存在，这是不如反相功率合成电路的地方（反相功率合成电路中的偶次谐波在输出端互相抵消）。,
