傳輸線型變壓器工作原理

　　本文進(jìn)行的理論分析是根據(jù)傳輸線參數(shù)為精確分布即傳輸線法進(jìn)行的。與傳統(tǒng)變壓器不同，n∶1的TLT變壓器的匝比n和特性(即電壓、電流和負(fù)載變換等)完全受傳輸線段互連的影響，而與器件中的磁性材料無關(guān)。故在分析TLT特性時，有意識地省略了器件中存在磁性材料的因素。在TLT中的磁性材料所起的作用僅僅使傳輸線段中流動的凈電流量達(dá)到最小，磁性材料在器件并不起功率傳輸?shù)淖饔?。這將在后面進(jìn)行討論。

　　我們以最合適進(jìn)入理論分析的最基本的TLT電路是2∶1壓比的變壓器開始闡述。這種變壓器由兩根在輸入端和輸出端分別以串聯(lián)和并聯(lián)連接的傳輸線段組成，見圖1所示。當(dāng)外加電壓Vin被均勻地分布在兩根具有相同的特性阻抗Zo線段時，即會出現(xiàn)電壓變換。而且，作為理想的傳輸線傳播信號，就意味著在傳輸線段內(nèi)必定流動著大小相等方向相反的電流Iin(即凈電流為零)。為此，結(jié)果是通過負(fù)載RL的電流為2iin，并占了全部的輸入功率。在后面的分析結(jié)論中可以看到，傳輸線段必須保持短的電尺寸(也就是說βl要小，此處的β=2π/λ是傳輸線段的傳播系數(shù)，l是電波的長度)，以避免沿傳輸線的駐波引起電壓和電流變換的惡化?；蛘邠Q種說法，為使變壓器正常工作，其輸入電壓與電流信號當(dāng)傳播到負(fù)載時，不應(yīng)引起明顯的相位延遲。

　　當(dāng)把圖1的電路改變布局變?yōu)閳D2所示的單線段布置時，將會得到一種從設(shè)計到制造更為有利的結(jié)果，并且其同樣符合2∶1變壓器的分析結(jié)論。這種布置的修改在考慮了電路末端特性的情況下是容許的。根據(jù)所修改的電路，很容易證明輸出端的電壓和電流仍然是Vin/2和2iin。

　　在下面的分析中我們會發(fā)現(xiàn)，修改后的TLT電路(圖2)出現(xiàn)的小βl值比圖1電路的βl值存在更好的性能。圖3所示的電路結(jié)構(gòu)是n∶1 TLT電壓變壓器的一般形式，可以用于后面介紹的TLT樣品的設(shè)計。