調(diào)頻發(fā)射機(jī)功放輸出回路阻抗匹配分析

王炳巖

【摘要】廣播電視工作者，在工作中勤于實踐，在實踐中勤于思考，廣播電視業(yè)務(wù)理論知識和技能同時抓兩不誤，不斷積累知識技能，更好的服務(wù)工作、貢獻(xiàn)崗位。才能與時俱進(jìn)地進(jìn)行廣播電視發(fā)射機(jī)技術(shù)理論的學(xué)習(xí)。在全固態(tài)調(diào)頻發(fā)射機(jī)高頻電路中，調(diào)頻發(fā)射機(jī)調(diào)諧電路都是LC調(diào)諧高頻放大寬帶電路（87MHz至108MHz），電路中的調(diào)諧電容C是分立元件，調(diào)諧電感是微帶線。LC調(diào)諧電路主要完成放大管內(nèi)阻（很?。┡c輸出阻抗50Ω之間的阻抗匹配。阻抗匹配分析方法唯一用阻抗圓圖理論知識來分析完成。

【關(guān)鍵詞】微帶線;LC高頻電路;阻抗匹配

調(diào)頻發(fā)射機(jī)電路，實際電路圖片如圖1所示。

圖1電路工作原理分析。由BLF177組成放大電路，已知BLF177放大管的工作內(nèi)阻約為0.2Ω。輸出阻抗50Ω。工作頻率設(shè)為105MHz。圖1中的輸出電路如圖2所示。

圖2電路中，工作頻率為f=105MHz，工作波長λ=2.86m，電路板介電常數(shù)εr=3.9，介質(zhì)波長λε=λ/√3.9=2.86/1.975≈1.45m。λε/4=36cm，及λ/4供電微帶線L1等于36cm。BLF177輸出電路工作于乙類（B類）。

1. 微帶線的特性阻抗。

圖2中，圖中A點C18為交流信號短路，由阻抗圓圖理論知道，λ/4供電微帶線（L1）在圖中D點的阻抗為∞（無群大），說明λ/4供電微帶線對高頻信號無影響。為分析方便，根據(jù)電路板實際，圖2簡化為圖3A（去掉了供電用的λ/4微帶線）所示。對圖1實際測量電路板的厚度h=1.8mm。微帶線寬度W有2mm（見圖3）、8mm（管子引腳）。

電路中微帶線寬度與電路板厚度之比：W/h≥1，所以微帶線特性阻抗公式為：

已知微帶線特性阻抗公式：

已知微帶線相對介電常數(shù)公式：

（一）測量電路板厚度：h=1.8mm。測量微帶線寬W=8mm： 計算得到相對介電常數(shù)εe=3.33、特性阻抗Zc=30Ω。

（二）微帶線寬W=2mm：計算得到相對介電常數(shù)εe=2.87、特性阻抗Zc=70Ω。

由以上計算知道，在微帶線高頻電路中，微帶線寬度不同，微帶線相對介電常數(shù)不斷變化，微帶線特性阻抗同時發(fā)生變化。微帶線越窄，相對介電常數(shù)越小，線特性阻抗越大。

BLF177放大管內(nèi)阻用r0表示。微帶線LC分布參量電路圖，BLF177輸出電路如圖4所示。

2. 匹配計算

（二）計算Z輸出0=45.12-j14.8與XC5=-j14Ω串聯(lián)，計算結(jié)果設(shè)為：Z輸出1=45.12Ω-j28.8Ω。

（三）Z輸出1與XC4并聯(lián)。計算結(jié)果設(shè)為：Z輸出2=13Ω-j26.36Ω。場效應(yīng)管的內(nèi)分布C0（C0=1P）容量小到忽略不計后，圖3A變化成圖3B所示。

（四）在圖3B中，用阻抗圓圖理論，L4（特性阻抗70Ω）右端進(jìn)行規(guī)劃阻抗：

在圖4阻抗圓圖上找到a點（0.1857-j0.3766），順時針推進(jìn)0.04828，得到b點，如圖4所示。

圖4中b點對應(yīng)的規(guī)劃阻抗Z輸出3=0.17-j0.05。反規(guī)劃后，圖3B中L4左邊的阻抗Z輸出3=70 ×（0.17-j0.05）=12Ω-j3.5Ω。圖3B簡化成為圖5A所示。

3.得出結(jié)論

最后計算得到圖5B中的輸出阻抗Z輸出6=1.4Ω+j5Ω。已知場效應(yīng)管BLF177導(dǎo)通時內(nèi)阻為r0≦0.2Ω。電路分析結(jié)果，r0與Z輸出6不相等，是否說明為不匹配。不是，因為BLF177工作于乙類，有半個周期不工作（阻抗無窮大）。所以，BLF177組成的電路，輸出阻抗最佳匹配值實際是ZL≧1.5+j5Ω。