传输线变压器及其应用_曾普顺
- 格式:pdf
- 大小:815.55 KB
- 文档页数:16
何谓通信系统?通信系统由哪些部分组成?各组成部分的作用是什么?解:用电信号(或光信号)传输信息的系统,称为通信系统。
通信系统的基本组成:信源、输入变压器、输出变压器、发送设备、接受设备和信道等组成。
信源就是信息的来源。
输入变压器的作用是将信源输入的信息变换成电信号。
发送设备用来将基带信号进行某种处理并以足够的功率送入信道,以实现信号有效的传输。
信道是信号传输的通道,又称传输媒介。
接收设备将由信道传送过来的已调信号取出并进行处理,还原成与发送端相对应的基带信号。
输出变压器将接收设备送来的基带信号复原成原来形式的信息。
通信系统为什么要采用调制技术?解:调制就是用待传输的基带信号去改变高频载波信号某一参数的过程。
采用调制技术可使低频基带信号装载到高平载波信号上,从而缩短天线尺寸,易于天线辐射,实现远距离传输;其次采用调制可以进行频分夺路通信,实现信道的复用,提高信道利用率。
LC并联谐振回路有何基本特性?说明Q对回路特征的影响。
解:并联谐振回路具有谐振特性。
当外加信号频率与回路谐振频率相等,即回路谐振时,回路两端输出电压为最大,且相移为0;当外加信号频率与回路谐振频率不相等,即回路失谐时,回路两端电压迅速下降,相移增大。
利用回路的写真特性,通过调谐,可以从各种不同频率信号的总和中选出有用信号、滤除无用信号,这称为谐振回路的选频作用。
谐振回路Q 值越大,回路谐振曲线越尖锐,其选频作用越好,但通频带将会变窄。
小信号谐振放大器有何特点?解:小信号谐振放大器用来对高频小信号进行选频和放大,所以它有如下主要特点:1、负载采用LC谐振回路,放大器具有选频作用,为窄带放大器。
2、有较高的增益,适合于窄带信号的放大。
3、放大器工作在甲类线性工作状态,可采用高频小信号等效电路进行分析。
单调谐放大器有哪些主要技术指标?它们主要与哪些因素有关?为什么不能单纯追求最大的放大量?解:单调谐放大器的技术指标主要有谐振增益、通频带和选择性,另外,他还有稳定性、噪声系数等指标。
独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到,本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□,在_____年解密后适用本授权书。
本论文属于不保密□。
(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名:指导教师签名:日期:年月日日期:年月日1 绪 论 1.1 传输线变压器简介 所谓传输线变压器,顾名思义这种变压器是在传输线和变压器理论基础上发展起来的新元件。
它用高频性能良好、高导磁率(µ)的铁氧体材料作为磁芯。
由这样的铁氧体磁环双线绕制的变压器称高频变压器。
由于信号能量不再象低频变压器那样耦合,而输入与输出间是由电磁耦合链传递能量的,所以传输线变压器不同于普通变压器,但它们都是通过磁通互感耦合的。
普通高频变压器的最高工作频率在几百千赫到几十兆赫之间,频率相应曲线在频率的低端受初级电感感抗的影响,负载输出电压下降;高端受漏感和分布电容的影响(产生了串联谐振),在谐振频率附近,负载两端的电压急剧增加,并在谐振频率附近达到最大(出现峰值);偏离谐振频率时电压急剧地减小,输出幅度随之下降。
传输线变压器是一种较理想的高频宽带耦合及匹配元件,由于它采用传输线作为绕组,较合理地将分布电容、线圈漏感加以利用或限制,使响应频带得到很大的展宽,解决了传统变压器难于解决的高频响应问题。
目前,它的使用频率已经超过1GHz,成为高频及微波电路低端的一种极为有用的耦合装置,广泛地用于阻抗变换、单端-平衡转换、功率的合成与分配,成为放大器级间耦合、混频、调制、鉴频、鉴相、射频高速开关、功率合成技术等方面的重要工具。
传输线变压器在功分器中的应用功分器是一种被广泛应用于无线通信系统中的重要元器件,它主要用于将一个输入信号分成两个或更多个输出信号。
在功分器中,传输线变压器是一种常用的传输线结构,用于实现功分器的耦合和匹配。
本文将详细介绍传输线变压器在功分器中的应用。
传输线变压器是将电信号从一种模式转换为另一种模式的元器件。
它通常由两个匝数不同的线圈(即传输线)构成,通过它们之间的匝数比来实现电磁耦合。
传输线变压器通常用于匹配电路阻抗,转换峰值电压和电流,并且广泛用于放大器,滤波器,混频器,功分器等电路中。
在功分器中,传输线变压器的应用是为了实现不同输出端口之间的耦合。
这种变压器总是由两个匝数不同的传输线组成,其中一个匝数较大,另一个匝数较小。
它们通过一个公共节点相结合,从而形成一个匹配耦合器。
在功分器的应用中,常常需要将信号平均分配到不同的端口上,或者将信号同时从多个端口输入合并成一个输出信号,这时传输线变压器就起到了非常重要的作用。
传输线变压器的设计需要考虑传输线的特性阻抗以及其它参数,例如匝数比,线圈长度,连接方式等。
根据功分器的应用场合,传输线变压器可以采用不同的设计方式,包括串联变压器和并联变压器。
串联变压器通常用于将信号从一个输出端口平均分配到多个端口上,而并联变压器则用于将多个端口的输入信号合并成一个输出信号。
在功分器的应用中,有许多不同类型的传输线变压器。
例如,常见的传输线变压器包括均匀线圈变压器,T型变压器,阶梯线变压器等。
这些变压器都具有不同的特点和应用场合。
例如,均匀线圈变压器适用于宽频带功分器,而T型变压器则适用于波导功分器等特殊应用。
在总体设计功分器时,需要确定传输线变压器的位置和参数,例如匝数比和耦合系数。
这些参数对功分器的性能和稳定性至关重要,应通过优化设计和精确计算来得到最佳的结果。
当传输线变压器在功分器中被正确应用时,可以实现最大化输出功率和最小化能量损耗等目标,从而提高功分器在通信系统中的性能。
传输线阻抗变换器又称为传输线变压器,它以传输线绕制在磁芯上而得名。
这种阻抗变换器兼备了集总参数变压器和传输线的优点,因而可以做得体积小、功率容量大、工作频带相当宽(f max:f min>10)。
它除具有阻抗变换作用外,采用适当的连接方式还可以完成平衡一平衡、不平衡一不平衡、平衡一不平衡、不平衡一平衡的转换,在长、中、短波及超短波波段获得了广泛的应用。
基本类型的传输线变压器阻抗变换比为1:N2或N2:1,N为整数。
通常是用一对双线传输线或扭纹的三线传输线绕在一个磁芯上,或是用两对传输线分别绕在两个磁芯上,经过适当的连接得到不同阻抗变换比的平衡或不平衡输出的阻抗变换器,其工作原理基本相同,本节只对典型的传输线变压器进行分析。
一、1:1不平衡一平衡传输线变压器图6—22为1:1不平衡一平衡传输线变压器的结构示意图,它是将一对传输线绕制在一个适当型号的磁芯上而构成。
为改善低频端特性,有时又增加一个平衡绕组,如图中的“5—6”绕组。
图6—23为其原理图。
设传输线特性阻抗为Z C,其输出端接负载阻抗R L,输入端接信号源(E为电动势,R g 为内阻)。
V l、I1和V2、I2分别表示输入和输出端复数电压、电流。
令负载开路时的初级阻抗以Z p(ω)表示,此时,绕组AO’中的电流为称为激磁电流或磁化电流。
在有载的情况下,由于“1—2”和“3—4”是一对紧耦合的平衡传输线,因此,“3—4”线将通过与“1—2”线的耦合从电源获取电流。
若耦合电流为I C,则由传输线方程可得其中,l为传输线长度,β为相位常数。
因为电源输出电流I1,是激磁电流I P,与耦合电流I C之和,故有I C=I1-I P。
由以上关系式,可以求出V l、I1和V2、I2的方程式为其中上式表明,一个1:1不平衡一平衡传输线变压器的传输矩阵[A],是由3个子矩阵组成的:第一个是1:1理想变压器的传输矩阵,第二个是阻抗为Z P的四端网络的传输矩阵,第三个是特性阻抗为Z C、长度为l的传输线的传输矩阵。