如何设计带通滤波器实现阻抗匹配？

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：带通滤波器由电感L3、L4和电容C8、C9组成，L3、C8构成串联回路，L4、C9构成并联回路。在如图4-28所示的电路中，Rb是功率合成器的输出阻抗，Rc是馈线的特性阻抗，为了实现阻抗匹配，从并联谐振回路电感L2抽头端往负载方向看去的输入阻抗应等于Rb，而从C2上端往带通滤波器方向看去的输出阻抗应等于Rc，回路抽头时Rb、Rc之间的变比关系为：式中，P=L2-1/=L2-1/L2，称为接入系数。

带通滤波器由电感L3、L4和电容C8、C9组成，L3、C8构成串联回路，L4、C9构成并联回路。

通常功率合成变压器T3的输出阻抗并不是一个纯电阻，由于功率合成变压器的漏感以及引线的分布参数的影响，T3的输出阻抗还有感抗成分。所以在实际调整时，并不是使电感L3和电容C8串联谐振，而是使电感L3和电容C8以及功率合成变压器的漏感、引线的分布参数一起构成串联谐振电路，谐振于发射机的载波频率，这样就使得发射机功率合成器输出的信号通过串联谐振回路后，输出的载频成分电流最大而其他成分电流较小；同时，使电感L4、电容C9并联谐振于发射机的载波频率，这样通过并联谐振回路后，输出的载频成分电压最大而其他成分电压较小，从而起到滤除发射机功率合成器输出信号中的高次谐波及杂波成分，输出典型的载频调幅信号的作用。

一般来说，回路的品质因数Q值越高，则回路的选择性越好，这对于滤除杂波成分是有利的。但是，由于调幅波信号是具有一定带宽的，所以回路的Q值又不能取得太高，否则如果回路的通频带太窄，会将调幅波信号中的部分有用信号也一块滤除掉。并且为了保持发射机有较好的工作稳定性，防止调制边频造成负载变化的影响，回路的Q值还应取得较低。但是回路的Q值也不能取得太低，因为回路的Q值越低，则在回路中消耗的功率就会越大，而回路中消耗的功率将会产生热量并导致回路元件的温度上升，从而使得回路元件的参数发生变化而偏离谐振状态引起回路失谐，进而引起功率场效应管的工作电流增大形成恶性循环，而严重影响功放模块的正常工作，造成发射机工作不稳定，降低发射机的效率。所以，回路的Q值必须选择适当，并使回路各元器件连接处保持良好的接触，因为如果接触不良，这个接触电阻也会降低回路的等效Q值并消耗功率。

功率合成器输出阻抗与馈线特性阻抗（50Ω）之间的阻抗匹配，是利用并联谐振回路（L4、C9）抽头时阻抗的变比关系实现的。在如图4-28所示的电路中，Rb是功率合成器的输出阻抗（在L1、C1与功率合成器的漏感、引线的分布参数一起构成串联谐振电路时为分析方便只考虑阻抗的实部），Rc是馈线的特性阻抗，为了实现阻抗匹配，从并联谐振回路电感L2抽头端往负载方向看去的输入阻抗应等于Rb，而从C2上端往带通滤波器方向看去的输出阻抗应等于Rc，回路抽头时Rb、Rc之间的变比关系为：

式中，P=L2-1/（L2-1+L2-2）=L2-1/L2，称为接入系数。

由于功率合成器输出阻抗与馈线特性阻抗都是确定的，为了实现阻抗匹配，适当选择L4（图4-28中为L2）的抽头位置（即接入系数）就可以了。

图4-28　回路抽头时阻抗的变比关系

通过改变抽头位置，输入、输出电压之间的变比关系也随之改变。由于并联谐振时回路支路内的电流很大（等于并联信号源电流的Q倍），所以如果需要降低回路支路内的电流，也可以通过抽头的办法升高输出电压。因为输出功率恒定时，输出电压越高，则电流越小。

如何设计带通滤波器实现阻抗匹配？

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