调频发射机功放输出回路阻抗匹配分析

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  【摘要】广播电视工作者,在工作中勤于实践,在实践中勤于思考,广播电视业务理论知识和技能同时抓两不误,不断积累知识技能,更好的服务工作、贡献岗位。才能与时俱进地进行广播电视发射机技术理论的学习。在全固态调频发射机高频电路中,调频发射机调谐电路都是LC调谐高频放大宽带电路(87MHz至108MHz),电路中的调谐电容C是分立元件,调谐电感是微带线。LC调谐电路主要完成放大管内阻(很小)与输出阻抗50Ω之间的阻抗匹配。阻抗匹配分析方法唯一用阻抗圆图理论知识来分析完成。
  【关键词】微带线;LC高频电路;阻抗匹配
  调频发射机电路,实际电路图片如图1所示。
  图1电路工作原理分析。由BLF177组成放大电路,已知BLF177放大管的工作内阻约为0.2Ω。输出阻抗50Ω。工作频率设为105MHz。图1中的输出电路如图2所示。
  图2电路中,工作频率为f=105MHz,工作波长λ=2.86m,电路板介电常数εr=3.9,介质波长λε=λ/√3.9=2.86/1.975≈1.45m。λε/4=36cm,及λ/4供电微带线L1等于36cm。BLF177输出电路工作于乙类(B类)。
  1. 微带线的特性阻抗。
  图2中,图中A点C18为交流信号短路,由阻抗圆图理论知道,λ/4供电微带线(L1)在图中D点的阻抗为∞(无群大),说明λ/4供电微带线对高频信号无影响。为分析方便,根据电路板实际,图2简化为图3A(去掉了供电用的λ/4微带线)所示。对图1实际测量电路板的厚度h=1.8mm。微带线宽度W有2mm(见图3)、8mm(管子引脚)。
  电路中微带线宽度与电路板厚度之比:W/h≥1,所以微带线特性阻抗公式为:
  已知微带线特性阻抗公式:
  已知微带线相对介电常数公式:
  (一)测量电路板厚度:h=1.8mm。测量微带线宽W=8mm: 计算得到相对介电常数εe=3.33、特性阻抗Zc=30Ω。
  (二)微带线宽W=2mm:计算得到相对介电常数εe=2.87、特性阻抗Zc=70Ω。
  由以上计算知道,在微带线高频电路中,微带线宽度不同,微带线相对介电常数不断变化,微带线特性阻抗同时发生变化。微带线越窄,相对介电常数越小,线特性阻抗越大。
  BLF177放大管内阻用r0表示。微带线LC分布参量电路图,BLF177输出电路如图4所示。
  2. 匹配计算
  (二)计算Z输出0=45.12-j14.8与XC5=-j14Ω串联,计算结果设为:Z输出1=45.12Ω-j28.8Ω。
  (三)Z输出1与XC4并联。计算结果设为:Z输出2=13Ω-j26.36Ω。场效应管的内分布C0(C0=1P)容量小到忽略不计后,图3A變化成图3B所示。
  (四)在图3B中,用阻抗圆图理论,L4(特性阻抗70Ω)右端进行规划阻抗:
  在图4阻抗圆图上找到a点(0.1857-j0.3766),顺时针推进0.04828,得到b点,如图4所示。
  图4中b点对应的规划阻抗Z输出3=0.17-j0.05。反规划后,图3B中L4左边的阻抗Z输出3=70 ×(0.17-j0.05)=12Ω-j3.5Ω。图3B简化成为图5A所示。
  3.得出结论
  最后计算得到图5B中的输出阻抗Z输出6=1.4Ω+j5Ω。已知场效应管BLF177导通时内阻为r0≦0.2Ω。电路分析结果,r0与Z输出6不相等,是否说明为不匹配。不是,因为BLF177工作于乙类,有半个周期不工作(阻抗无穷大)。所以,BLF177组成的电路,输出阻抗最佳匹配值实际是ZL≧1.5+j5Ω。
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