调频发射机功放输出回路阻抗匹配分析

王炳岩

【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。