高频变压器和传输线变压器演示幻灯片.ppt

1 二、 变压器是靠磁通交链 , 或者说是靠互感进行耦合的。 (1) 为了减少损耗， 高频变压器常用导磁率 μ 高、 高频损耗小的软磁材料作磁芯。 (2) 高频变压器一般用于小信号场合，尺寸小， 线圈的匝数较少。 高频变压器中环形和罐形磁芯示意图如图 2-12 所示。 2 ( a ) ( b ) ( c ) 图 2-12 （ a ） 环形磁芯 ; ( b ) 罐形磁芯 ; ( c ) 双孔磁芯 N 1 N 2 ( a ) L S C S L N 1 N 2 ( b ) 图 2-13 ( a ) 电路符号 ; ( b ) 等效电路 3 图 2-14( a ) 是一中心抽头变压器的示意图。 初级为 两个等匝数的线圈串联 , 极性相同， 设初次级匝比为 。作为理想变压器看待 , 线圈间的电压和电流 关系分别为 ) ( 2 1 3 3 2 1 I I n I nU U U ? ? ? ? ? (2 - 38) (2- 37) 图 2-14 （ a ） 中心抽头变压器电路 ; （ b ） 作四端口器件应用 N 1 N 1 U 1 . U 2 . + - - - I 1 . I 2 . N 2 + - I 3 . ( a ) ( b ) Z 1 Z 2 Z 4 Z 3 n :1 U 3 . 1 2 n N N ? 4 2) 传输线变压器就是利用绕制在磁环上的传输线而构 成的高频变压器。 图 2-15 为其典型的结构和电路图。 图 2 -15 ( a ) 结构示意图 ; （ b ） 电路图 磁 磁 4 2 1 3 2 1 4 3 ( a ) ( b ) 5 r r f v c v ? ? ? ? 0 ? ? ? （ 2 -39 ） （ 2-40 ） ＋ ＋ R S E S 1 3 2 4 U 1 . R L ＋ ＋ U 2 . Z C I . ＋ ＋ R S E S 1 2 3 4 U 1 . R L ＋ ＋ U L ( a ) ( b ) I . 图 2-16 ( a ) 传输线方式 ; ( b ) 变压器方式 波 速 波 长 r ? 为传输线的 相对介电常数 6 传输线的特性阻抗 Z c 决定于传输线的横向尺寸（导 线的粗细、导线间的距离、介质常数）。当传输线端接 的负载电阻值与特性阻抗相等时，传输线上传输行波， 此时有最大的传输带宽。因此，传输线工作方式的特点 是，在传输线的任一点上，两导线上流过的电流大小相 等、方向相反。两导线上电流所产生的磁通只存在于两 导线间，磁芯中没有磁通和损耗。当负载电阻 R L 与 Z c 相 等而匹配时，两导线间的电压沿线均匀分布（谐振）。 这种方式传输特性的频率范围很宽。 7 传输线变压器可以看作是双线并绕的 1:1 和 1:4 阻抗变压器。用两个或两个以上的传输线变压器 组合可以得到其他阻抗变换器；也可以做平衡 - 不平衡变换器及 3 dB 耦合器。如图 2-17 所示。 8 ＋ － R S E S U 1 . 1 3 ＋ － 2 ＋ － U 2 . R L ＋ － U L . ( a ) ( b ) ＋ － R S E S U 1 . 1 3 ＋ － 2 R L / 2 ＋ － I 1 . I 2 . 4 I 1 . U 1 /2 . ＋ － Z C I 2 . U 1 /2 . ＋ － R L / 2 － ＋ U 1 . 2 U 1 . 2 ＋ － R S U 1 . 1 3 ＋ － 2 － U 2 . R L ＋ － U L . ( c ) I . ＋ I . － U 2 . I . ＋ － U 1 . ＋ R S E S . E S . ＋ － R L R b R L 4 2 A 1 3 ＋ － U 1 . B ＋ － ＋ － U L . U L . I 2 . I 1 . ( d ) . . 4 . . 4 图 2 -17 （ a ） 高频反相器 ; （ b ） 不平衡 — 平衡变换器 ; （ c ） 1:4 阻抗变换器 ; ( d ) 3 分贝耦合器 9 ⑴ 作宽带高频反相器 在实际应用中，有些场合需要得到一个与信 号源电压大小相等相位相反的对地电压 , 这时需要 用到高频反相器 , 而传输变压器就能实现此功能。 图 2-17( a ) 所示的是利用传输变压器实现高频反相 器的示意图。图中，信号加在 1 、 3 端， 2 、 4 端接 上与传输线匹配的负载电阻 R L 。由于传输线匹配， 负载上得到的电压 U L 与激励电压 U 1 相等。若将 传输变压器的“ 2” 端接地，则负载 R L 上的对地电 压正好与激励电压大小相等，相位相反。 10 ⑵ 不平衡 - 平衡变换器