傳輸線型變壓器工作原理

　　本文進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。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?。這將在后面進行討論。

　　我們以最合適進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，結果是通過負載RL的電流為2iin，并占了全部的輸入功率。在后面的分析結論中可以看到，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傳播到負載時，不應引起明顯的相位延遲。

　　當把圖1的電路改變布局變?yōu)閳D2所示的單線段布置時，將會得到一種從設計到制造更為有利的結果，并且其同樣符合2∶1變壓器的分析結論。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所示的電路結構是n∶1 TLT電壓變壓器的一般形式，可以用于后面介紹的TLT樣品的設計。