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传输线路变压器(TLT)提供各种各样的RF电路中的宽带阻抗变换。当使用TLT时，频率响应的分析是一个重要注意事项。这些分析通常假定负载和源的阻抗通过变压器之后是匹配的，尽管实际情况往往并非如此。 TLT的初级阻抗与次级阻抗间的匹配通常不切实际或者不合要求。特定光学接收器架构中使用的光电二级管和放大器之间的接口电路就是这种情况的一个示例。本文是针对这个示例对Guanella和Ruthroff TLT进行分析的，尽管TLT在许多应用中都非常有用。 许多架构被用于光学接收器。本文涉及具有宽带75Ω功率放大器的特殊情况(图1)。设计难题在于在不降低系统带宽和振幅平滑度的情况下找到光学系统灵敏度的接口电路。 从RF电路的角度来看，光电探测器可以作为带有高源阻抗的电流源进行建模。当将用于DC旁路的电阻考虑在内时，光电探测器和旁路电路可以作为带有数千欧姆源阻抗的电流源进行建模。在放大器方面，它可以被与其输入阻抗RA相等的负载阻抗RL代替。这就将图1简化成图2中所示的等效电路。选取的负载和源阻抗分别为75Ω和2kΩ，以便用于数值分析。当需要宽带时，通常在这种情形中选择TLT作为接口。 单独考虑功率转换时，与RL(75Ω)至RS(2kΩ)匹配的降压变压器将会提供最大系统响应度。但是，这样一个高比率阻抗变换(26:1)不仅难以实现，而且会由于光电二极管的寄生电容而导致带宽不可接受地减小。作为折衷方法，4:1 TLT可以提供足够的增益和带宽，即使它会引起阻抗不匹配的情况。 TLT通常具有反应元件，并且会显示出与频率相关的操作。因此，如图2中定义的二极管端找到的变换阻抗Zin通常可以表示为： 采用无损耗式变压器时，实部Zin中消耗的功率用Pin表示，它与RL中消耗的功率的相等，RL中消耗的功率又与系统响应度成比例。一个简单的电路计算如下所示： 因此，通过示例1，系统响应度的频率相关性问题被简化成找出Zin作为频率函数。 在TLT中，由于大部分杂散电容都被线路电感吸收以形成传输线路的特性阻抗，所以寄生效应被极大地抑制了。寄生效应的这种抑制的主要原因在于TLT的频率限制高于传统变压器。尽管在一些应用中，最终的高频率限制是由残余寄生效应设置的，但是本文将只考虑由于内部电路参数(如传输线路的长度和特征阻抗以及负载阻抗和源阻抗)引起的频率响应。作为这个理想化分析的一部分，TLT被认为是无损耗的，并且没有寄生效应。此外，要获得有关频率相关性如何产生的深入研究，以下列出了两个条件。当满足这两个条件时，TLT由于具有与频率和电路参数无关的响应而被认为是理想的。 1．仅允许奇模式激发，即组成传输线路的导体中的电流的方向相反。高磁导率环状磁心由于此目的常被应用于许多TLT中。 2．与波长相比，传输线路较短(比如小于l/8)，这会导致传输线路两端的电压相同且单个导体的每一端的电流相等的情况。 第一个条件的验证通常对理想TLT设置低频率限制，而第二个条件的验证对理想TLT设置高频率限制。 对于两类TLT Guanella和Ruthroff，首先在这些理想条件下执行分析，然后再将分析集中到高频率的非理想情况下。 图3显示了Guanella变换器。它基本上由两对传输线路组成，这两对传输线路在高阻抗端(这个示例中的输入)串联，在低阻抗端(输出)并联。传输线路上的电压和电流的分配Vi和Ii仅在前面提及的两种理想条件下是正确的，并且在这两种理想条件下，可以轻松确定以下关系： 输入端的串联导致Vin=2 Vi和Iin=Ii。输出端的并联导致Vout= Vi和Iout=2Ii。因此， 则Rin=4RVout，这确定了4:1阻抗变换比率和频率阻抗。当传输线路长度变得相对长时，第二个条件不再有效，并且需要修改。 在图3中，输入阻抗Zin就等于分别通过两个完全相同的传输路线从相同负载变换的两个串联阻抗的和(仅当第一个理想条件有效时成立)。这两个阻抗显然是完全相等的，被指定为ZL’。因为它们完全相等，所以对通过一对传输线路的阻抗变换进行分析就足够了。 在此配置中，通过负载ZL的电流等于每对传输线路的电流的和，所示是单个传输线路对的电流的两倍。因此，如果将单个TLT用于分析，则应将相等的负载从ZL的实际值加倍，以便在负载端提供相同的电流和电压。有关ZL’的以下等式可以在微波工程的任一课本中找到： 其中：ZL=负载阻抗(在图2中)，Zc=传输线路的特征阻抗，并且bl=相角 从示例2中，当ZL为纯电阻性时，Zin(= 2ZL’)的频率仅与相角bl相关。将Zc的几个值和Rs=2kΩ，RL=75Ω应用于示例1和示例2所得到的数字结果如图4所示。对数尺度的额定功率P(bl)/P(0)被用于此图，其中P(0)是P(bl)的频率下限，由以下等式指定： 此图显示Zc=2 RL=150Ω的曲线是平直的，这表明它与频率无关。这可以通过分析示例2很容易地计算出来。另外，适用于完全平直的条件与源阻抗Rs无关。 作者：Mouqun Dong，Hughes De Saint Salvy | 
