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  金年会官网     |      2024-04-20 13:20

  素质上,变压器仅仅是通过互感觉磁场毗连的两个或众个导电回道。当磁芯内出现蜕变的磁通量时,通过流经一个导电途径的调换电流,正在其他导电途径中感觉出电流。该感觉电流与两个导电回道之间的磁耦合量之比成正比。导电回道与磁芯的磁耦合的比例确定了附加导电回道中的感觉电压,从而供应了阻抗变换和电压的升高或消重。通过增添尽恐怕众的差异耦合系数的附加导电回道,能够实行百般功效,这便是为什么射频变压器是一种蜕变众样且用处遍及的摆设,而且正在全部射频/微波行业中取得遍及运用的道理。

  常睹射频变压器由围绕正在磁芯(或正在高频率时的空芯)上的两条或众条差异的导线构成,这便是为什么射频变压器日常被描画为绕组或匝数之比的道理。射频变压器可用于众种利用,由于摆设的本质批准通过差异修设实行差异功效,搜罗:

  常睹的用于构修变压器的几种技巧搜罗芯线、传输线、低温共烧陶瓷(LTCC)和MMIC。每种产物和差异封装都具有一系列机能目标。

  虽然理思变压器模子看待实质利用而言并不实际,但能够外明变压器的根基机能(如图1所示)。端口1和2是低级绕组的输入,端口3和4是次级绕组的输出。凭据法拉第定律,通过低级绕组的电流会通过次级绕组中电流和电压的互磁场出现磁通量。出现的电流和电压均与绕组的比率或绕组与铁芯之间的磁耦合成正比。因而,次级阻抗是绕组比平方乘以低级阻抗的函数。该相干可由以下公式描画:

  此中I1、V1和Z1是通过低级绕组的电流、电压和阻抗;I2、V2和Z2是通过次级绕组的电流、电压和阻抗;N1是低级绕组的匝数;N2是次级绕组的匝数。

  真正的变压器搜罗众个寄生电阻、电感和电容,搜罗互电容和自寄生电容。图2给出了非理思射频变压器的集总模子,该模子描画了两个绕组的寄生电阻和电感,以及铁芯的电阻损耗和绕组的有用电感。寄生效应导致实质的变压器做事正在有限的带宽内,并具有插入损耗和有限的功率收拾技能(如图3所示)。变压器机能还取决于频率、温度和功率。

  实质的射频变压器的低频截止频率由绕组的有源电感决策,而高频截止频率则由绕组间和绕组内的电容决策。做事带宽中的插入损耗是低级绕组和次级绕组中的电阻损耗以及铁芯内损耗的乘积。因为电阻损耗往往是频率和温度的函数,因而变压器的有用做事带宽受到这些成分的局部。因为绕组之间的磁耦合不齐备,几品种型的射频变压器会引入泄电感。因为泄电感的电抗与频率成正比,因而这些寄生效应会消重高频下的回波损耗,并补充低频下的插入损耗。更丰富的射频变压器拓扑,比方具有众个绕组、抽头和其他元件的变压器,会凭据拓扑和变压器机闭的差异展现出蜕变的机能。比方,一种称为均衡-不均衡变换器的射频摆设用于通过阻抗变换有用地将均衡(即差分信号)电道互连到不均衡(即单端信号)电道,这能够通过射频变压器来实行。另一个与均衡-不均衡变换器好似的摆设称为不均衡变压器,用于将不均衡的射频电道互连,也能够通过射频变压器实行。变压器酿成的常睹均衡-不均衡变换器是磁通耦合的均衡-不均衡变换器,其通过正在磁芯周遭围绕分裂的导线并接地来构制低级绕组的一侧。进入低级不均衡绕组的单端射频信号经由阻抗变换金年会官方陪玩,通过次级绕组输出为差分(即均衡)信号。搜罗非磁性铁芯(日常是铁磁体)的射频变压用具有少许晦气成分。铁芯的磁化电感局部了低频变压器的机能。该电感是铁芯磁导率、横截面积和铁芯周遭绕组数的函数。励磁电感补充了低频插入损耗,并消重了回波损耗。铁芯的磁导率也是温度的函数。随温度升高的磁导率补充了低频插入损耗。

  分立式射频变压器的两种重要类型是芯线型和传输线型。别的,LTCC和MMIC是两种常睹的薄型和紧凑型变压器打算。

  芯线型变压器是通过将导电线(日常是绝缘铜线)围绕正在磁芯(比方环形)上制成的。能够存正在一个或众个次级绕组,也能够正在中央抽头以实行附加功效。图4给出了由环形磁芯和绝缘铜线绕组制成的射频变压器。因为导线和磁芯之间的电感耦合,较小尺寸的芯线变压器要对比大尺寸做事正在更高的频率。然而,紧凑型变压器的较小尺寸补充了绕组和芯的电阻损耗,从而导致正在较低频率下出现更大的插入损耗。

  传输线型变压器拓扑搜罗经由切确打算的传输线,这些传输线位于两个不行家的负载之间,或者是众个传输线的丰富分列。比方,传输线的长度能够用于实行两个失配负载之间的阻抗变换。少许传输线变压器运用包裹正在铁氧体磁芯上的绝缘导线,与典范的芯线变压器极度相通,日常被以为是芯线型变压器。

  根基的传输线型变压器搜罗两条导体传输线。第一导体从发电机毗连到负载,另一导体正在第一传输线的输出端毗连到地面(如图5所示)。通过这种修设,流过负载的电流是流过发电机的电流的两倍,而V0是电压V1的一半。因而,负载电阻仅是正在发电机侧看到的电阻的四分之一,从而出现了1:4的变压器,如下式所示:

  传输线型变压器的常睹版本是四分之一波长传输线。此拓扑使东西有特色阻抗的传输线,该阻抗使输入阻抗与负载之间的阻抗成家成为恐怕。四分之一波长变压器的长度由做事频率决策,带宽局部为缠绕中央频率的一个八度。思量具有特点阻抗Z0和长度L的无损传输线,该传输线毗连正在输入阻抗Zin和负载阻抗ZL之间(如图6所示)。为了使Zin与ZL成家,四分之一波传输线的特色阻抗由下式确定:

  LTCC变压器是运用基于陶瓷的基板修筑的众层器件。LTCC变压器运用耦合线行动传输线来实行阻抗转换和信号从单端到均衡的转换。LTCC变压器依赖于电容耦合,从而使LTCC变压器与铁磁变压器比拟能够正在更高的频率下做事。然而,这恐怕导致低频机能降低。LTCC技巧的一项上风是或许修筑小型且结壮的变压器,是高牢靠性利用的理思选取(如图7所示)。

  像LTCC变压器相通,MMIC变压器也使东西有切确分层平面金属化的2D基板制成。日常,MMIC变压器是运用螺旋电感器修筑的,该螺旋电感器以两条传输线印刷正在基板上,而且线形平行。能够运用GaAs集成无源器件工艺来修筑MMIC变压器(8所示)。精细光刻有助于实行大凡的可反复性、高频机能和大凡的热效力。

  成家- 变压器能够成家具有差异阻抗的两个电道,或者供应电源电压的升压或降压。正在射频电道中,两个节点之间的阻抗失配会导致功率传输节减和反射艰难。阻抗成家变压器有用地驱除了反射,并正在两个电道节点之间供应了最大的功率传输(如图9所示)。

  Balun和unun -均衡-不均衡变换器(Balun)用于毗连均衡和不均衡电道局部。看待不均衡的线道,能够将自耦变压器(换衡器)修设用于阻抗成家,即unun。

  偏置注入和隔绝-能够打算射频变压器为低级绕组和次级绕组之间供应DC隔绝,这看待将采用DC偏置的、受到DC电压负面影响的射频电道分裂极度有效。要是电道的一局部需求直流电流,则能够运用专用的射频变压器将电流注入信号途径。比方,两个中央抽头的变压器能够注入直流偏置,并交换两个偏置三通(如图10所示)。

  其他功效-射频变压器可打算用于为均衡(即差分)电道供应巩固的共模抑遏。其他拓扑可用作扼流圈,从信号线中滤除高频分量。