山东大学：《高频电子线路》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 选频网络与阻抗变换（1.4）宽带阻抗变换网络

14宽带阻抗变换网络 1.4.1引言 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。 户科学与工学 a 图141普通变压器结构图 1.4.1

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

初级线圈 次级线圈 普通变压器的电路损耗电阻x 折合到初 级后的引 线电感的等 r。L L 效损耗 分布)⊙s吗 ⊥7初级线 C电容 户科学与工学 圈引线 初级线圈 电感 电感量 图1.42电路符号及其等效电路 (a)电路符号(b)等效电路 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 14.3(a)所示。 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

3x2 图14.3普通变压器的等效电路 (a)低频端的等效电路 由于oL=X1,当/下降时,XL下降,则L的旁路作用 影响增大,使R两端得到的信号幅度下降。 1.4.1

L X = L 由于 ，当 f 下降时， XL 下降，则L的旁路作用 RL 影响增大，使  两端得到的信号幅度下降。 图1.4.3 普通变压器的等效电路 （a）低频端的等效电路 1.4.1

在高频端:因为L大 Ls f O)以视为开路 其等效电路 (b) 如图1.4.3(b)所示 图143普通变压器的等效电路 (b)高频端的等效电路 由图知,频率∫增加时,分布电容,分布电感及漏电 感的作用使R上压降U下降,且C与L组成一串联 谐振回路。在谐振频率∫=~1 2x、LC 处输出最大 1.4.1

在高频端：因为 L 大， L 可以视为开路。 其等效电路 如图1.4.3(b)所示。 1.4.1 增加时，分布电容，分布电感及漏电 组成一串联 f RL  感的作用使 上压降 2 下降，且 C 与 LS 谐振回路。在谐振频率 1 2 S S f  L C = 处输出最大。 由图知，频率 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14.1(b)所示。 fma可达几十MHz 户科学与工学 图14.1普通变压器的频率特性 普通变压器的波段覆盖系数 K=m=几百 m 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

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 max min d f K f = = 几百 max f 可达 几十MHz 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 传输线变压器的结构 1、传输线( Tramms sion-ine) 所谓传输线( Trams sion-Line)是指连接信号源和负 载的两根导线,如图144a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、因信号浪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14.4(所示。 1.4.2

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

44 i' R 人 2 户科学与工学 (b) 图1.44传输线 这时在输入信号源的作用下,沿传输线始端1-3 到终端2-4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。 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1—3 到终端2—4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 R2=R=Z的情况下,可以证明,它的上限频率f 与其长度l有关,越小,上限频率f就越高。 若设上限频率/所对应的波长为入min 且l取为入min的十分之一到八分之一,即 则可近似认为,在上限频率范围内,线上电压和电流幅值 E处处相等(无驻波),即 1.4.2

只有在传输线是无耗、且它的端阻抗是匹配的，即 R R Z s L c = = 的情况下，可以证明，它的上限频率 H f 与其长度 l 有关， l 越小，上限频率 f H 就越高。 若设上限频率 H f 所对应的波长为λmin 且 l 取为λmin的十分之一到八分之一，即 min 1 1 ( ~ ) 8 10 l =  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 V V V 1 2 = = 1 2 I I I = = 1.4.2

2、传输线变压器结构 U R C 户科学与工学 R 图14.51:1传输线变压器 (a)结构图(b)传输线电路(c)等效为1:1的倒相变压器电路 1.4.2

2、传输线变压器结构 图1.4.5 1︰1传输线变压器 (a) 结构图 (b) 传输线电路 (c) 等效为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 户科学与工学 fm=上千MHz 波段覆盖K=10m:取决于线圈长度及终端匹配程度 fn:受初级线圈中电感量的限制 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 max f = 上千M HZ 波段覆盖 4 max min 10 d f K f  =   ：取决于线圈长度及终端匹配程度 ：受初级线圈中电感量的限制 1.4.2