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传输线变压器的结构和工作原理是怎样的??

更新时间:2024-03-26 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

传输线变压器的工作原理Gsx物理好资源网(原物理ok网)

对于普通变压器来说,其高频特性较差。 为了提高低频响应,需要增加初级线圈匝数(增大电感),这又导致分布电容增大,高频响应变差。 使用高磁导率磁芯可以大大改善高低频特性,但磁芯有其最佳工作频段。 高于该频段,磁芯损耗增大,导致传输效率下降。 由于分布电容和漏感的影响,即使采用高磁导率磁芯的普通变压器仍然无法工作在较高频段并传输宽带信号。 这种新元件——传输线变压器,经常用于射频频段,因为它的最高频率可以达到数百兆赫甚至千兆赫。Gsx物理好资源网(原物理ok网)

由于两根导线紧密地缠绕在一起,因此任何一点导线之间的电容都非常大,并且均匀分布在整根导线上。 由于导线缠绕在高μ磁芯上,因此导线的每个小截面的电感都非常大,并且均匀地分布在整个导线上。 由此看来,传输线可以看作是由许多电感和电容组成的耦合链。 传输线变压器就是利用这些电感和电容之间的耦合来完成能量的传输。 因此,在传输线变压器中,两线之间的分布电容不仅不影响高频能量传输,而且还是电磁能量转换的必要条件。 由于电磁波主要在导线之间的介质中传播,磁芯损耗对信号传输的影响会大大降低,因此传输线变压器的最大工作频率可以大大提高,这使得传输线变压器传输高频和宽带信号成为可能。Gsx物理好资源网(原物理ok网)

负载和传输线的特性阻抗相等,即负载匹配的情况下,通过两个线圈的电流大小相等,方向相反(图2)。 磁芯中产生的磁场相互抵消,因此没有功率损耗变压器原理,这对传输线的工作方式极为有利。 由于2、3两端都接地变压器原理,所以当信号电压V1加到传输线的始端1、3时,也加到线圈1、2两端,负载也连接到3端和4个线圈(图3)。 传输线变压器同时工作在变压器模式。 由于电磁感应,负载也获得与V1相等的感应电压V2,但V1和V2相位相反。 此时1、3、2、4端子电压仍分别为V1、V2,从而保证了传输线工作模式的电压关系。Gsx物理好资源网(原物理ok网)

可以看出,信号源和负载之间同时存在两条能量传输路径。 在高频范围内,励磁电感很大,励磁电流可以忽略不计。 传输线模式起着重要作用。 此时,变压器的漏感和分布电容是传输线特性阻抗的组成部分。 上限频率不再受漏感和分布电容的限制,不受磁芯频率上限的限制。 在中频段,漏感的影响不明显,励磁电感仍然较大,励磁电流仍然可以省略,传输变压器接近理想传输线。 同时,由于传输线的电长度很短(一般小于波长的八分之一),因此可以视为短线。 输入信号将直接加到负载上,能量传输不会受到变压器的影响。 因此,传输线变压器具有良好的高频特性。 在低频范围内,由于励磁电感的减小和励磁电流的增加,输出会减小。 但由于采用了高μ磁芯,两个线圈的耦合非常紧密,次级仍能很好地输出信号。 这时,变压器的传输方式就发挥了主要作用。 因此,传输线变压器在低频范围内仍具有较好的特性。Gsx物理好资源网(原物理ok网)

传输线变压器的特点传输线变压器是传输线工作原理和变压器工作原理相结合的产物。 信号能量根据激励信号的频率通过传输线或变压器传输。 因此,传输线变压器具有良好的宽带传输特性。 与普通变压器相比,传输线变压器的主要特点是工作频段极宽,上限频率高达数千MHz,频率覆盖系数(即上限频率与下限频率)达到104。而普通高频变压器的上限频率只能达到几十MHz,频率覆盖系数只有几百。 传输线变压器因其具有良好的高频和低频特性、体积小、易于制造、能承受大功率、损耗低等特点,在射频频段得到广泛应用。传输线变压器的应用Gsx物理好资源网(原物理ok网)

1.实现宽带阻抗匹配Gsx物理好资源网(原物理ok网)

2.实现平衡与非平衡转换Gsx物理好资源网(原物理ok网)

3. 实现功率合成/功率分配Gsx物理好资源网(原物理ok网)

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