功率合成器.
功率合成器课件
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
I c I a I b 2I a 2I b
CO臂上信号源输出额定功率 P C I cV 2I aV 2I bV 而AO、BO上获得地同相等功率信号
VS2 1 PAO PBO I aV I bV PC 4R 2
7.4.1
反相分配： 信号源接在DD臂，见图7.4.6。其输出功率
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
内阻为 RS 20 的信号源，以单端输入方式送入，经 Tr1 转换，将不平衡转变为平衡端，送入魔T网络 Tr 2 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
Tr 3 和 Tr 4 两个 4 :1 阻抗变换器将 Rs 变换为晶体 Ri 2.5 ，
将上面两式相加或相减，分别得到
1 I a Ib 2I I c 及 I d ( I a I b ) 2
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
I a、 I b 为正。
图7.4.4 功率合成网络
7.4.1
Id 0 由于电路对称，所以 I a Ib，则 Ic 2I a 2Ib ，
7.4
２．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 RD上获得两输入功率的合成，而C端 负载 RC 上无功率输出。
３．当C端和D端的负载RD、 RC 间满足特定关系时，
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放大器的工作状 态，并维持其原输出功率。
恒达微波波导魔T功率分配器 合成器说明书
1.6功率分配器/合成器【产品简介】恒达微波提供一系列高性能的波导魔T 、功分器、合成器产品。
在魔T 的H 臂或E 臂接上负载，则可制成魔T 功率分配器或合成器。
波导魔T 具有如下特点：平衡臂两端对称；从E 臂输入的信号会在平衡臂两端等幅反相输出，H 臂隔离；从H 臂输入的信号会在平衡臂两端等幅同相输出，E 臂隔离；从平衡臂任一端输入的信号在E 臂和H 口等分输出，而对应平衡臂另一端隔离。
因此魔T 具有的对口隔离、邻口3dB 耦合及完全匹配的特点，使之在微波领域获得了广泛应用,尤其用在单脉冲雷达和差比较器、雷达收发开关、功率分配/合成、混频器及移相器等场合。
【型号描述】波导魔T ，波导管型号BJ100，材料为铝（材料为铜时缺省）。
产品类型：波导魔TH D - 100 W M T A波导管型号：B J 100恒达微波材料：铝【产品类型】类型代码含义类型代码含义WET 波导ET 接头WHT 波导HT 接头WMTPC 波导同相功率合成器WMTPD 波导同相功率分配器WMT 波导魔TWSWC 波导90°功率分配器/合成器(窄边耦合)；I\U\XY\YU 型WTWC波导90°功率分配器/合成器(宽边耦合)；I\U\XY\YU 型1.6.1波导ET 接头、波导HT 接头这两种器件在微波系统中常用作功率分配/合成元件。
波导ET 接头可以将E 口输入的信号在平衡臂两端等幅反相输出，反之，在平衡臂两端等幅反相输入信号则在E 口合成输出；波导HT 接头可以将H 口输入的信号在平衡臂等幅同相输出，反之，在平衡臂两端等幅同相输入信号则在H 口合成输出，但是ET 、HT 接头是不匹配的器件，只对其E 口或是H 口进行单端口匹配。
1.6.1.1波导ET 接头【标准产品数据表】产品型号频率范围(GHz)工作带宽对称性(dB)E口驻波比插损(dB)法兰材料涂覆HD-3WET0.32-0.49≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP铝氧化HD-4WET0.35-0.53≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP铝氧化HD-5WET0.41-0.62≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP铝氧化HD-6WET0.49-0.75≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP铝氧化HD-8WET0.64-0.98≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP铝氧化HD-9WET0.75-1.15≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP铝氧化HD-12WET0.96-1.46≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP铝氧化HD-14WET 1.13-1.73≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP铝氧化HD-18WET 1.45-2.20≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP铝氧化HD-22WET 1.72-2.61≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP铝氧化HD-26WET 2.17-3.30≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP铝氧化HD-32WET 2.60-3.95≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP铝氧化HD-40WET 3.22-4.90≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP铝氧化HD-48WET 3.94-5.99≤15%±0.35≤1.20≤0.2FDP铝氧化HD-58WET 4.64-7.05≤15%±0.35≤1.20≤0.2FDP铝氧化HD-70WET 5.38-8.17≤15%±0.35≤1.20≤0.3FDP铜镀银HD-84WET 6.57-9.99≤15%±0.35≤1.20≤0.3FBP铜镀银HD-100WET8.20-12.40≤15%±0.35≤1.20≤0.3FBP铜镀银HD-120WET9.84-15.0≤15%±0.35≤1.20≤0.3FBP铜镀银HD-140WET11.9-18.0≤15%±0.40≤1.25≤0.3FBP铜镀银HD-180WET14.5-22.0≤15%±0.40≤1.25≤0.4FBP铜镀银HD-220WET17.6-26.7≤15%±0.40≤1.25≤0.4FBP铜镀银HD-260WET21.7-33.0≤15%±0.40≤1.25≤0.4FBP铜镀银HD-320WET26.5-40.0≤15%±0.40≤1.25≤0.4FBP铜镀银HD-400WET32.9-50.1≤10%±0.50≤1.35≤0.5FUGP铜镀金HD-500WET39.2-59.6≤10%±0.50≤1.35≤0.5FUGP铜镀金HD-620WET49.8-75.8≤10%±0.50≤1.35≤0.5FUGP铜镀金HD-740WET60.5-91.9≤10%±0.50≤1.35≤0.5FUGP铜镀金HD-900WET73.8-112≤10%±0.50≤1.35≤0.5FUGP铜镀金1.6.1.2波导HT 接头【标准产品数据表】产品型号频率范围(GHz)工作带宽对称性(dB)H 口驻波比插损(dB)法兰材料涂覆HD-3WHT 0.32-0.49≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP 铝氧化HD-4WHT 0.35-0.53≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP 铝氧化HD-5WHT 0.41-0.62≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP 铝氧化HD-6WHT 0.49-0.75≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP 铝氧化HD-8WHT 0.64-0.98≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP 铝氧化HD-9WHT 0.75-1.15≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP 铝氧化HD-12WHT 0.96-1.46≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP 铝氧化HD-14WHT 1.13-1.73≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP 铝氧化HD-18WHT 1.45-2.20≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP 铝氧化HD-22WHT 1.72-2.61≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP 铝氧化HD-26WHT 2.17-3.30≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP 铝氧化HD-32WHT 2.60-3.95≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP 铝氧化HD-40WHT 3.22-4.90≤15%±0.25≤1.15≤0.2FDP 铝氧化HD-48WHT 3.94-5.99≤15%±0.35≤1.20≤0.2FDP 铝氧化HD-58WHT 4.64-7.05≤15%±0.35≤1.20≤0.2FDP 铝氧化HD-70WHT 5.38-8.17≤15%±0.35≤1.20≤0.3FDP 铜镀银HD-84WHT 6.57-9.99≤15%±0.35≤1.20≤0.3FBP 铜镀银HD-100WHT 8.20-12.40≤15%±0.35≤1.20≤0.3FBP 铜镀银HD-120WHT 9.84-15.0≤15%±0.35≤1.20≤0.3FBP 铜镀银HD-140WHT 11.9-18.0≤15%±0.40≤1.20≤0.3FBP 铜镀银HD-180WHT 14.5-22.0≤15%±0.40≤1.25≤0.4FBP 铜镀银HD-220WHT 17.6-26.7≤15%±0.40≤1.25≤0.4FBP 铜镀银HD-260WHT 21.7-33.0≤15%±0.40≤1.25≤0.4FBP 铜镀银HD-320WHT 26.5-40.0≤15%±0.40≤1.25≤0.4FBP 铜镀银HD-400WHT32.9-50.1≤10%±0.50≤1.35≤0.5FUGP铜镀金产品型号频率范围(GHz)工作带宽对称性(dB)H 口驻波比插损(dB)法兰材料涂覆HD-500WHT 39.2-59.6≤10%±0.50≤1.35≤0.5FUGP 铜镀金HD-620WHT 49.8-75.8≤10%±0.50≤1.35≤0.5FUGP 铜镀金HD-740WHT 60.5-91.9≤10%±0.50≤1.35≤0.5FUGP 铜镀金HD-900WHT73.8-112≤10%±0.50≤1.35≤0.5FUGP铜镀金1.6.2波导魔T【标准产品数据表】产品型号频率范围(GHz)工作带宽驻波比隔离度（E-H ）(dB)对称性(dB)法兰材料涂覆H 口E 口HD-3WMT 0.32-0.49≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.25FDP 铝氧化HD-4WMT 0.35-0.53≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.25FDP 铝氧化HD-5WMT 0.41-0.62≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.25FDP 铝氧化HD-6WMT 0.49-0.75≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.25FDP 铝氧化HD-8WMT 0.64-0.98≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.25FDP 铝氧化HD-9WMT 0.75-1.15≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.25FDP 铝氧化HD-12WMT 0.96-1.46≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.25FDP 铝氧化HD-14WMT 1.13-1.73≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.25FDP 铝氧化HD-18WMT 1.45-2.20≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.25FDP 铝氧化HD-22WMT 1.72-2.61≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.4FDP 铝氧化HD-26WMT 2.17-3.30≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.4FDP 铝氧化HD-32WMT 2.60-3.95≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.4FDP 铝氧化HD-40WMT 3.22-4.90≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.4FDP 铝氧化HD-48WMT 3.94-5.99≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.4FDP 铝氧化HD-58WMT 4.64-7.05≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.4FDP 铝氧化HD-70WMT 5.38-8.17≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.4FDP 铜镀银HD-84WMT 6.57-9.99≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.4FBP 铜镀银HD-100WMT 8.20-12.4≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.4FBP 铜镀银HD-120WMT 9.84-15.0≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.4FBP铜镀银产品型号频率范围(GHz)工作带宽驻波比隔离度（E-H ）(dB)对称性(dB)法兰材料涂覆H 口E 口HD-140WMT 11.9-18.0≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.4FBP 铜镀银HD-180WMT 14.5-22.0≤20%≤1.20≤1.50≥35≤0.4FBP 铜镀银HD-220WMT 17.6-26.7≤20%≤1.20≤1.50≥30≤0.4FBP 铜镀银HD-260WMT 21.7-33.0≤20%≤1.20≤1.50≥30≤0.4FBP 铜镀银HD-320WMT 26.5-40.0≤20%≤1.20≤1.50≥30≤0.4FBP 铜镀银HD-400WMT 32.9-50.1≤20%≤1.20≤1.50≥30≤0.5FUGP 铜镀金HD-500WMT 39.2-59.6≤20%≤1.20≤1.50≥30≤0.5FUGP 铜镀金HD-620WMT 49.8-75.8≤20%≤1.20≤1.50≥30≤0.5FUGP 铜镀金HD-740WMT 60.5-91.9≤20%≤1.20≤1.50≥30≤0.5FUGP 铜镀金HD-900WMT73.8-112≤20%≤1.20≤1.50≥30≤0.5FUGP铜镀金1.6.3波导同相功率分配器/合成器根据波导魔T 所特有的对口隔离、邻口3dB 耦合及完全匹配的特点，可在在波导魔T 的E 臂内置负载，制成波导同相功率分配器/合成器。
第一章功率合成技术
Pc = PA + PB
PD = PA + PB
Pd = 0
PC = 0
3. ia ≠ ib 时,若满足 Rd = Rc 隔离条件时,每功放级相互 隔离,其功放级负载仍为 2 Rd 或 2 R c 二,分配 A,B端接相同的电阻R,C 端(或D端)接功放级则 可,其功放级负载为 R d
2
每功放级的负载为: R L = 2 R d
可见若满足隔离条件: 1 ia 仅与 va 有关而与 vb 无关, ib 仅与 vb Rc = Rd 有关而与 va无关. 4 即A,B间隔离.每个功放的输出功率不受另一功放工作状 R 态变化的影响,而且输出功率均等地分配在 Rd , c上.
2.功率分配 (1)同相功率分配 设 Ra = Rb = R
分析∵ ∴
i = ia id = id ib
1 id = (ia + ib ) 2 1 i = (ia ib ) 2
流经Rc 的: 又∵
ic = 2i = ia ib
vd = 2v = va + vb = 2va
v = a vc = vc + vb
1 ∴ vc = ( v a vb ) = v a 2
1.4.3 魔T 混合网络 四,功率合成电路实例
一级功率分配 一级功率合成 功率放大 二级功率合成 二级功率分配
二级功率分配 一级功率合成 4:1阻抗变换 阻抗变换 均采用同相功率合成和同相功率分配
1:4阻抗变换 阻抗变换
1.4功率合成技术 功率合成技术
fH
Ri
Ri
ωs
ib
ωs
vBE
vCE vBE
va = vb
1 Pa = Pb = Pc 2 Ra RLc = Ra // Rb = 2
射频功率合成
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：
图7.4.2 功率合成示意图
1．C端为同相功率合成端。当A、B两端输入等值
同相功率时，C端负载 RC 上获得两输入功率的合成，
而D端负载 RD 上无功率输出。
将上面两式相加或相减，分别得到 1 I a Ib 2I I c 及 I d ( I a Ib ) 2 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
I a、 b 为正。 I
图7.4.4 功率合成网络
7.4.1
I 由于电路对称，所以 I a I b，则 I c 2I a 2Ib， d 0
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
联的22 电阻作为提高输入电阻与防止寄生振荡之用。
D端所接的200 与400 电阻是 Tr1与Tr 6的假负载电阻。
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
既可以作功率分配，又
可作功率合成，因此称 之为魔T网络。
图7.4.3 魔T网络
7.4.1
一．魔T网络的结构特点 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 不接地。
图7.4.3 魔T网络
传输线变压器的特性阻抗 Z C 和每条臂上的阻值（负载 电阻或信号源内阻）满足以下关系：
一种适用于卫星通信发射机的功率合成器设计
研究Technology StudyI G I T C W 技术1 卫星通信发射机在Ku 频段卫星通信系统中，发射机实现对射频信号的功率放大，结合天线增益，使得卫星通信系统的EIRP 值达到一定的要求，满足卫星通信链路的使用要求，实现上行链路的信号畅通。
早期发射机设计时，末级功率芯片一般采用GaAs 芯片，在Ku 频段，GaAs 芯片输出功率可以达到数瓦量级。
一台上百瓦的发射机，需要几十只、上百只管子合成，从而导致合成路数多，合成效率低，整机可靠性差。
受芯片工艺水平限制，功率更高的GaAs 芯片未见报道，这限制了大功率固态发射机的发展。
随着GaN 芯片技术的进步，越来越多的发射机产品，逐渐使用GaN 芯片作为末级功放管使用。
目前，国内的GaN 功率芯片水平，在Ku 频段单芯片连续波输出功率可以做到35 W 。
考虑到输出功率采样、隔离器等无源器件的损耗，一台Ku 频段40 W 发射机，需要2只35 W 的GaN 功率芯片，进行功率合成，其输出功率方能满足使用要求。
针对Ku 频段卫星通信中40 W 发射机的使用要求，本文设计了一种小巧的双路功率合成器，该功率合成器为进一步减少体积，采用了减高波导设计。
2 波导微带转换设计波导传输线是一种三维立体结构，它的优点是传输损耗低、功率容量大；缺点是体积大、重量大，不便于有源电路集成。
微带传输线是一种平面二维结构，它的优点是体积小、重量经，便于有源电路集成；缺点是传输损耗高、功率容量受限、散热差。
设计一种过渡产品，能够将电磁波从波导三维立体结构过渡到微带平面二维结构，或者反之，具有现实意义。
通过这种过渡，我们设计电路时，可以充分利用两种结构的优点，避开它们的缺点。
波导微带转换电路便可以实现这一功能，下面介绍一种波导微带转换电路的设计。
图1 波导微带转换原理图波导微带转换的原理图如图1所示，它由三部分组成：一个波导功分器，两个波导微带转换。
波导功分器实现波导功率分配，波导微带转换实现波导三维立体结构和平面微带二维结构之间的转换。
功率合成技术
Ia Ib
2I
Ic
及
Id
1 2
(Ia
Ib
)
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
Ia、Ib 为正。
图7.4.4 功率合成网络
7.4.1
由于电路对称，所以 Ia Ib，则 Ic 2Ia 2Ib，Id 0 可将电路等效为图7.4.4（b）所示。CO臂上的R 2 可以
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。
图7.4.3 魔T网络
7.4.1
一．魔T网络的结构特点
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
图7.4.3 魔T网络
不接地。
传输线变压器的特性阻抗 ZC 和每条臂上的阻值（负载 电阻或信号源内阻）满足以下关系：
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。
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：
（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 P1 ，则N个负载上得到总功率为 NP1 。
ZC3 ZC4 5
ZC5 25
ZC6 50
反相功率合成电路的优点是：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。
7.4.1
图7.4.8 同相功率合成电路举例
功率合成器
RA= RB= Zc=R Zc R Rc= — = — 2 2 RD=2Zc=2R Zc为传输变压器特性阻抗 本页完 继续
功
率
分析在A、B接入同相电压信号时工作原理
合
成
A
器
D
二、功率合成(或分配)网络 原理
3、功率合成器原理和相互无 关条件的分析 (1)在A、B两点接入反相电压 信号源，在RD上可以匹配地得 到两个信号源的功率之和。且 与RC无关。
引言 本页完 返回
引言
理想的功率合成电路应该满足的条件为： 1）N个同类型的放大器，它们的输出振幅相等，每个放 大器供给匹配负载额定功率Pso，则N个放大器输至负载的总 功率为NPso，这叫做功率相加条件。并联和推挽电路能满足 这一条件； 2）合成器的各单元放大电路彼此隔离，也就是说，任何 一个放大单元发生故障时，不影响其他放大单元的工作，这 些没有发生故障的放大器照旧向电路输出自己的额定输出功 率Pso。这叫做相互无关条件。这是功率合成器的最主要条件。 并联和推挽电路不能满足这一条件。
功率合成(分配)网络变压器形式
RA= RB= Zc=R Zc R Rc= — = — 2 2 RD=2Zc=2R Zc为传输变压器特性阻抗 本页完 继续
功
率
功率合成网络分析结论
合
成
A
Vs
s
器
D RD RC=R/2 C
二、功率合成(或分配)网络 原理
3、功率合成器原理和相互无 关条件的分析 结论2：在A、B两点接入电 压信号源，就可以在RD或RC上 匹配地得到两个信号源的功率 之和。且 RD与RC无关。 ·
5W 5W 1W 4W 11W 11W 11W 5W 11W 19W
11W
功率分配器合成器
RF&MW
图 5-11 宽频带功 率分配器
（a） 多节 功率分配 器; （b） 渐变线功 率分配器
Zm
…
Z3
Z2
Z1
1
Z0
0 Rm
R3
R2
R1
Z0
Zm
…
Z3
Z2
Z1
2
…
Z0
(a )
l
2 P2
kZ 0
Z0
P1
3
P
＝
3
k2P
1
Z0 /k
W1
l′
Wm
l
100
l
100
(b )
R 3是 薄 膜 电 阻 率
是 惟 形 的 实I ′ 际 长 度
RF&MW
Z0是电路特性阻抗。这种电路的优点 是频宽大，布线面积小，设计简单；缺点是 功率衰减较大（6dB）。对于Y形电阻式二 等分功率分配器：
U
0
1 2
4 3
U
1
2 3
U
1
U
2 U
3
3U 4
0
(5-2)
U
2
1U 2
1
Ad 6dB
RF&MW
Z 0 /3
U1
U0
Z 0 /3
Z 0 /3
C
s
2
0Z
0
0
2 f0
(5-3) (5-4)
RF&MW
比例型功率分配器的两个输出口的功 率不相等。假定一个支路端口与主路端 口的功率比为k，可按照下面公式设计图 5-4（a）所示低通式L-C式集总参数比例 功率分配器。
RF&MW
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当AO、BO两臂的信号源为反相源时，即Va Vb V
则 I b为负，因此
Ic 2I 0
传输线上无电
流，可将其开 路。
图7.4.4 功率合成网络
得到图7.4.4（C）所示等效电路。
I d I a Ib， Vd 2V
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
7.4
4．利用该网络还可实现功率分配的功能。当
RA RB时，加在D端的功率放大器将其输出功率均等地
分配给RA和 RB ，且它们之间是反相的，而C端无功率
输出；加到C端的功率放大器将其输出功率均等地分配
给 R 和 R 且它们之间是同相的，而D端无功率输出。 A B
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
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：
图7.4.2 功率合成示意图
1．C端为同相功率合成端。当A、B两端输入等值
同相功率时，C端负载 RC 上获得两输入功率的合成，
而D端负载 RD 上无功率输出。
I c I a Ib 2I a 2I b
CO臂上信号源输出额定功率 PC I cV 2I aV 2IbV 而AO、BO上获得地同相等功率信号
VS2 1 PAO PBO I aV I bV PC 4R 2
PAO I aV
PBO IbV
图7.4.4（C）
在 DD臂上得到合成功率，
输出功率为
PDO Vd I d 2VI d 2VI a 2VI b PAO PBO
鉴于AO、BO为反相源，故称为反相功率合成。
2．功率分配 同相分配：
若信号源接
在CO臂，见图 7.4.5（a）。其输 出功率同相地（见
RA RB ZC R
RC 1 R 2
RD 2 R
二．魔T网络的功能 1．功率合成
当 AO、BO上接有相同的信号源， Va Vb V
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
Ia I Id
Ib I I d
图7.4.4 功率合成网络
7.4.1
7.4Leabharlann ２．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 RD上获得两输入功率的合成，而C端 负载 RC上无功率输出。
３．当C端和D端的负载RD、 RC 间满足特定关系时，
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放大器的工作状 态，并维持其原输出功率。
图7.4.5 同相功率分配
图中 I a、I b 方向，均流向地） 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
由电路可知，
当 RA RB R
时，电路对称，
Va Vb ，因而
图7.4.5
同相功率分配
I d 0 ，PD 0 ，D端无输出。而又已知传输线变压器的
1 1
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。
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
将上面两式相加或相减，分别得到 1 I a Ib 2I I c 及 I d ( I a I b ) 2 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
I a、 I b 为正。
图7.4.4 功率合成网络
7.4.1
Id 0 由于电路对称，所以 I a Ib，则 I c 2I a 2Ib，
既可以作功率分配，又
可作功率合成，因此称 之为魔T网络。
图7.4.3 魔T网络
7.4.1
一．魔T网络的结构特点 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 不接地。
图7.4.3 魔T网络
传输线变压器的特性阻抗 ZC 和每条臂上的阻值（负载 电阻或信号源内阻）满足以下关系：
可将电路等效为图7.4.4（b）所示。CO臂上的R 2 可以 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
PAO I aV
PBO IbV
PCO I cV 2 I aV 2 I bV PAO PBO
鉴于AO、BO为同相源， 故称为同相功率合成。
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。 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：
（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 ，则N个负载上得到总功率为 NP 。 P 1 1 7.4
（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。 （3）功率相减条件。即当一个或数个功率放大器损 坏时，负载上所得到的功率虽然下降，但下降要尽可能
小。在理想情况下，减少值等于损坏放大器数目M与额 定功率 P 的乘积，即M P 。
始端电压与终端电压相等，即 Vca Vbc
所以有
Vb Va Vbc Vca 0
因此必有 Vca Vbc 0 传输线上无电压。
图7.4.5 同相功率分配 可将传输线变压器的 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，