CN111988015A - 巴伦阻抗变换器、阻抗匹配装置、射频前端电路和终端 - Google Patents
巴伦阻抗变换器、阻抗匹配装置、射频前端电路和终端 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111988015A CN111988015A CN202010871073.3A CN202010871073A CN111988015A CN 111988015 A CN111988015 A CN 111988015A CN 202010871073 A CN202010871073 A CN 202010871073A CN 111988015 A CN111988015 A CN 111988015A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- balanced signal
- coupling
- coupling coils
- signal port
- coils
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 447
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 447
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 447
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 24
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 34
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 description 11
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012356 Product development Methods 0.000 description 1
- 102000006463 Talin Human genes 0.000 description 1
- 108010083809 Talin Proteins 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
- H03H11/02—Multiple-port networks
- H03H11/28—Impedance matching networks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
- H03H11/02—Multiple-port networks
- H03H11/32—Networks for transforming balanced signals into unbalanced signals and vice versa, e.g. baluns
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
- H03H11/02—Multiple-port networks
- H03H11/40—Impedance converters
Landscapes
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
本公开提供了一种巴伦阻抗变换器、阻抗匹配装置、射频前端电路和终端，涉及射频技术领域。巴伦阻抗变换器包括：非平衡信号端口；多个耦合线圈对，多个耦合线圈对的多个第二耦合线圈串联在非平衡信号端口与接地端之间；至少一对平衡信号端口，在每对平衡信号端口中的第一平衡信号端口电连接到至少一个第一耦合线圈的一端，在每对平衡信号端口中的第二平衡信号端口电连接到至少一个第一耦合线圈的另一端；以及多个电容器，多个电容器包括：电连接在非平衡信号端口与接地端之间的第一电容器和电连接在每对平衡信号端口中的第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间的第二电容器。
Description
技术领域
本公开涉及射频技术领域，特别涉及一种巴伦阻抗变换器、阻抗匹配装置、射频前端电路和终端。
背景技术
当前移动通信标准中，2G/3G/4G多种模式并存且都得到了广泛应用。每种模式支持多个不同的频段，以满足不同地区和国家的通信频段部署要求。例如，2G GSM(GlobalSystem for Mobile Communications，全球移动通信系统)通信模式中的上行通信包括4个频段：GSM850：824-849MHz；GSM900:880-915MHz；DCS1800：1710-1785MHz；PCS1900：1850-1910MHz。通常移动终端的功率放大器都需要支持2G GSM通信模式下的4个频段。3G、4G和5G模式可以支持更多的不同频段，例如：Band-5，Band-8，Band-1，Band-2，Band-7，Band-38，Band-41等。2G/3G/4G的常见频段定义如表1所示。
表1
为了更好地满足人们的通信需求，当前的移动智能终端都需要支持多个不同频段，这就要求移动智能终端中的射频前端器件具有支持多个不同频段的能力。巴伦(Balun)作为一种平衡-非平衡转换器，可以实现射频信号的差分到单端(或单端到差分)转换，是射频前端中重要的部件。
发明内容
本公开的实施例解决的一个技术问题是：在相关技术中，巴伦仅能在较窄的频段上工作，而不能实现宽带应用。
根据本公开实施例的一方面，提供一种巴伦阻抗变换器，包括：非平衡信号端口；多个耦合线圈对，每个耦合线圈对包括第一耦合线圈和第二耦合线圈，所述多个耦合线圈对的多个第二耦合线圈串联在所述非平衡信号端口与接地端之间；至少一对平衡信号端口，每对平衡信号端口包括第一平衡信号端口和第二平衡信号端口，其中，在所述每对平衡信号端口中的第一平衡信号端口电连接到至少一个第一耦合线圈的一端，在所述每对平衡信号端口中的第二平衡信号端口电连接到所述至少一个第一耦合线圈的另一端；以及多个电容器，所述多个电容器包括：电连接在所述非平衡信号端口与所述接地端之间的第一电容器和电连接在所述每对平衡信号端口中的所述第一平衡信号端口和所述第二平衡信号端口之间的第二电容器。
在一些实施例中，所述多个耦合线圈对的多个第一耦合线圈包括至少一组第一耦合线圈，所述至少一组第一耦合线圈与所述至少一对平衡信号端口一一对应的电连接，其中，每组第一耦合线圈包括至少一个第一耦合线圈；在所述至少一个第一耦合线圈包括一个第一耦合线圈的情况下，该一个第一耦合线圈电连接在对应的一对平衡信号端口的第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间；在所述至少一个第一耦合线圈包括至少两个第一耦合线圈的情况下，所述至少两个第一耦合线圈并联在对应的一对平衡信号端口的第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间。
在一些实施例中，所述至少一对平衡信号端口包括一对平衡信号端口；所述至少一组第一耦合线圈包括一组第一耦合线圈，该一组第一耦合线圈包括至少两个第一耦合线圈，该至少两个第一耦合线圈并联在该一对平衡信号端口的第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间。
在一些实施例中，所述至少一对平衡信号端口包括多对平衡信号端口；所述至少一组第一耦合线圈包括多组第一耦合线圈；所述多组第一耦合线圈中的每组第一耦合线圈包括一个第一耦合线圈，该一个第一耦合线圈与所述多对平衡信号端口中对应的一对平衡信号端口电连接，且该一个第一耦合线圈电连接在该一对平衡信号端口的第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间。
在一些实施例中，所述至少一对平衡信号端口包括多对平衡信号端口；所述至少一组第一耦合线圈包括多组第一耦合线圈；所述多组第一耦合线圈与所述多对平衡信号端口一一对应的电连接，其中，所述多组第一耦合线圈中的每组第一耦合线圈包括至少两个第一耦合线圈，该至少两个第一耦合线圈并联在所述多对平衡信号端口中对应的一对平衡信号端口的第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间。
在一些实施例中，所述至少一组第一耦合线圈包括第一组第一耦合线圈和第二组第一耦合线圈；所述至少一对平衡信号端口包括多对平衡信号端口；所述第一组第一耦合线圈包括至少两个第一耦合线圈，该至少两个第一耦合线圈并联在所述多对平衡信号端口中的一对平衡信号端口的第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间；所述第二组第一耦合线圈包括一个第一耦合线圈，该一个第一耦合线圈电连接所述多对平衡信号端口中的另一对平衡信号端口的第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间。
在一些实施例中，每组第一耦合线圈所包括的第一耦合线圈的数量均相等。
在一些实施例中，上述巴伦阻抗变换器还包括:至少一个第一负电感，每个第一负电感电连接在对应的一对平衡信号端口的所述第一平衡信号端口和所述第二平衡信号端口之间；以及第二负电感，电连接在所述非平衡信号端口与所述接地端之间。
在一些实施例中，每对平衡信号端口的所述第一平衡信号端口和所述第二平衡信号端口之间均设置有一个所述第一负电感。
在一些实施例中，所述多个耦合线圈对的多个第一耦合线圈的缠绕方向相同。
在一些实施例中，每个耦合线圈对的第一耦合线圈和第二耦合线圈的电感值相等。
在一些实施例中，所述多个耦合线圈对的多个第一耦合线圈和多个第二耦合线圈的电感值均相等。
在一些实施例中，巴伦阻抗变换器还包括：第一衬底，其中，所述多个耦合线圈对的多个第一耦合线圈位于所述第一衬底上；在所述第一衬底上且覆盖所述多个第一耦合线圈的第一介质层；在所述第一介质层的上的第二介质层，所述第二介质层包围所述多个耦合线圈对的多个第二耦合线圈；其中，所述多个第二耦合线圈与所述多个第一耦合线圈被所述第一介质层隔离开。
在一些实施例中，所述多个第一耦合线圈处于同一层；或者，所述多个第一耦合线圈的一部分第一耦合线圈处于第一层，所述多个第一耦合线圈的另一部分第一耦合线圈处于与所述第一层不同的第二层，且处于所述第一层的第一耦合线圈与处于所述第二层的第一耦合线圈通过第一导电通孔连接。
在一些实施例中，所述多个第二耦合线圈处于同一层；或者，所述多个第二耦合线圈的一部分第二耦合线圈处于第三层，所述多个第二耦合线圈的另一部分第二耦合线圈处于与所述第三层不同的第四层，且处于所述第三层的第二耦合线圈与处于所述第四层的第二耦合线圈通过第二导电通孔连接。
根据本公开实施例的另一方面，提供一种阻抗匹配装置，包括：如上述任意一个实施例所述的宽带巴伦阻抗变换器；表贴元件，与所述宽带巴伦阻抗变换器电连接。
根据本公开实施例的又一方面，提供了一种射频前端电路，包括：第二衬底；以及在所述第二衬底上的开关器件、射频功率放大器和上述阻抗匹配装置，其中，所述开关器件和所述射频功率放大器分别与所述阻抗匹配装置电连接。
根据本公开实施例的又一方面，提供了一种终端，包括：如前所述的巴伦阻抗变换器。
本公开的巴伦阻抗变换器包括多个耦合线圈对，每个耦合线圈对包括第一耦合线圈和第二耦合线圈，多个耦合线圈对的多个第二耦合线圈串联在非平衡信号端口与接地端之间，至少一个第一耦合线圈的一端电连接到每对平衡信号端口中的第一平衡信号端口，该至少一个第一耦合线圈的另一端电连接到每对平衡信号端口中的第二平衡信号端口。这样，巴伦阻抗变换器可实现全频带的阻抗变化，且具有结构简单、易于实现、成本低廉的特性。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
附图构成本说明书的一部分，其描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，在附图中：
图1a是示出根据相关技术的一种巴伦阻抗变换器的结构示意图；
图1b是示出根据相关技术的一种巴伦阻抗变换器的射频响应曲线；
图1c是示出根据相关技术的一种巴伦阻抗变换器的射频响应曲线；
图2a是示出根据相关技术的另一种巴伦阻抗变换器的结构示意图；
图2b是示出根据相关技术的另一种巴伦阻抗变换器的射频响应曲线；
图2c是示出根据相关技术的另一种巴伦阻抗变换器的射频响应曲线；
图3a是示出根据本公开一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图；
图3b是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图；
图4是示出根据本公开一些实施例的负电感的原理示意图；
图5a是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图；
图5b是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图；
图5c是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的阻抗转换图；
图5d是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的射频响应曲线；
图5e是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图；
图6a是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图；
图6b是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图；
图7是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图；
图8是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图；
图9a是示出根据本公开一些实施例的巴伦阻抗变换器结构的截面示意图；
图9b是示出根据本公开一些实施例的巴伦阻抗变换器中第一耦合线圈的俯视图；
图9c是示出根据本公开一些实施例的巴伦阻抗变换器中第二耦合线圈的俯视图；
图9d是示出根据本公开一些实施例的巴伦阻抗变换器中耦合线圈对的俯视图；
图10a是示出根据本公开一些实施例的阻抗匹配装置结构的侧视图；
图10b是示出根据本公开一些实施例的阻抗匹配装置结构的俯视图；
图11是示出根据本公开一些实施例的射频前端电路的结构示意图。
应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不必然是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
图1a是示出根据相关技术的一种巴伦阻抗变换器的结构示意图。图1b和1c是示出根据相关技术的一种巴伦阻抗变换器的射频响应曲线。
在相关技术中，如图1a所示，巴伦阻抗变换器包含两个电感101和104、两个电容102和103、两个平衡端口Bal1和Bal2以及非平衡端口Unb。当电感与电容元件值如下表2所示时，该巴伦阻抗变换器的工作频率为900MHz，其射频响应曲线如图1b和1c所示。图1b的纵坐标为S参数(S(3，2)和S(3，1))的分贝值，图1c的纵坐标为两个S参数(S(3，1)和S(3，2))之差的对数。图1c可用来说明巴伦阻抗变换器的幅度平衡特性的平衡度。该巴伦阻抗变换器的幅度平衡性能仅在900MHz附近的频点(如图1b所示中的dB(S(3，2))曲线和dB(S(3，1))曲线的交点)上保持较好。因此，相关技术中的巴伦阻抗变换器仅能在较窄的频段上工作，而不能实现宽带应用。
表2
| 900MHz | 元件值 |
| 101,104 | 12.5nH |
| 102,103 | 2.5pF |
图2a是示出根据相关技术的另一种巴伦阻抗变换器的结构示意图。图2b和2c是示出根据相关技术的另一种巴伦阻抗变换器的射频响应曲线。
为了改善上述缺陷，相关技术提出一种改进的巴伦阻抗变换器。如图2a所示，该巴伦阻抗变换器包括：六个电感201、202、203、204、205、206；六个电容207、208、209、210、211、212；两个平衡端口Bal1和Bal2；以及非平衡端口Unb。当电感与电容元件值如下表3所示时，该巴伦阻抗变换器的工作频率为840-960MHz，其射频响应曲线如图2b所示。图2b的纵坐标为S参数(S(3，2)和S(3，1))的分贝值，图2c的纵坐标为两个S参数(S(3，1)和S(3，2))之差的对数。可以看到，相对于如图1a所示的巴伦阻抗变换器，改进后的巴伦阻抗变换器的幅度平衡特性的带宽性能有了显著提升，但仍不能覆盖2G/3G/4G移动通信要求的所有通信频段(700-2700MHz)。且改进后的巴伦阻抗变换器结构复杂，使用多个电感和电容元件，导致实现困难而且成本高昂。
表3
| 840-960MHz | 元件值 |
| 201,202,205,206 | 9.9nH |
| 203,204 | 15.5nH |
| 209,210 | 2pF |
| 207,208,211,212 | 3.2pF |
鉴于此，本公开提出一种新的巴伦阻抗变换器。
图3a是示出根据本公开一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图。
如图3a所示，本公开实施例中的巴伦阻抗变换器包括非平衡信号端口301、多个耦合线圈对302、至少一对平衡信号端口303以及多个电容器。
多个耦合线圈对302中的每个耦合线圈对302包括第一耦合线圈312和第二耦合线圈322。例如，图3a中示出了第一耦合线圈3121、312m、312n等(m和n为正整数)，以及第二耦合线圈3221、322m、322n等。多个耦合线圈对302的多个第二耦合线圈322可以串联在非平衡信号端口301与接地端305之间。这里多个耦合线圈对302中的第一耦合线圈312和第二耦合线圈322的电感值可以根据实际的需要来调整。
在一些实施例中，多个耦合线圈对302的多个第一耦合线圈312的缠绕方向可以相同。在另一些实施例中，每个耦合线圈对302的第一耦合线圈312和第二耦合线圈322的缠绕方向可以相同。这样可以方便电路设计。当然，本领域技术人员可以理解，这些耦合线圈的缠绕方向也可以不相同，因此，本公开的范围并不仅限于此。
在一些实施例中，每个耦合线圈对302的第一耦合线圈312和第二耦合线圈322的电感值相等。这样可以方便电路设计。当然，本领域技术人员可以理解，每个耦合线圈对的第一耦合线圈和第二耦合线圈的电感值也可以不相等，因此，本公开的范围并不仅限于此。
在一些实施例中，多个耦合线圈对302的多个第一耦合线圈312和多个第二耦合线圈322的电感值均相等。这样可以方便电路设计。当然，本领域技术人员可以理解，多个第一耦合线圈和多个第二耦合线圈的电感值也可以不相等，因此，本公开的范围并不仅限于此。
至少一对平衡信号端口303中的每对平衡信号端口303包括第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323。例如，图3a示出了第一对平衡信号端口3031和第p对平衡信号端口303p，第一对平衡信号端口3031包括第一平衡信号端口3131和第二平衡信号端口3231，第p对平衡信号端口303p包括第一平衡信号端口313p和第二平衡信号端口323p。在每对平衡信号端口303中的第一平衡信号端口313电连接到至少一个第一耦合线圈312的一端。在每对平衡信号端口303中的第二平衡信号端口323电连接到该至少一个第一耦合线圈312的另一端。
多个电容器包括第一电容器314和第二电容器324(例如第二电容器3241至324p，p为正整数)。第一电容器314电连接在非平衡信号端口301与接地端305之间。第二电容器324电连接在每对平衡信号端口303中的第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间。
例如，如图3a所示，第一电容器314可以与多个第二耦合线圈322(例如多个第二耦合线圈3221至322n)并联在非平衡信号端口301与接地端305之间。第二电容器3241可以与多个第一耦合线圈312(例如多个第一耦合线圈3121至312m)中的每个第一耦合线圈312分别并联在一对平衡信号端口3031中的第一平衡信号端口3131和第二平衡信号端口3231之间。另一个第二电容器324p可以与一个第一耦合线圈312(例如第一耦合线圈312n)并联在另一对平衡信号端口303p中的第一平衡信号端口313p和第二平衡信号端口323p之间。
需要说明的是，上述多个电容器的电容值可以根据实际需要来确定。这些电容器的电容值可以相等，也可以不相等。例如，不同的第二电容器的电容值可以相等，也可以不相等。
在上述实施例中，巴伦阻抗变换器包括多个耦合线圈对，每个耦合线圈对包括第一耦合线圈和第二耦合线圈，多个耦合线圈对的多个第二耦合线圈串联在非平衡信号端口与接地端之间，至少一个第一耦合线圈的一端电连接到每对平衡信号端口中的第一平衡信号端口，该至少一个第一耦合线圈的另一端电连接到每对平衡信号端口中的第二平衡信号端口。本公开的巴伦阻抗变换器可实现全频带的阻抗变化，且具有结构简单、易于实现、成本低廉的特性。
在一些实施例中，多个耦合线圈对302的多个第一耦合线圈312包括至少一组第一耦合线圈。至少一组第一耦合线圈与至少一对平衡信号端口303一一对应的电连接。每组第一耦合线圈包括至少一个第一耦合线圈312。
在一些实现方式中，在至少一个第一耦合线圈312包括至少两个第一耦合线圈312的情况下，至少两个第一耦合线圈312并联在对应的一对平衡信号端口303的第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间。
例如，如图3a所示，一组第一耦合线圈包括第一耦合线圈3121至第一耦合线圈312m。与该一组第一耦合线圈对应的一对平衡信号端口3031包括第一平衡信号端口3131和第二平衡信号端口3231。第一平衡信号端口3131可以与第一耦合线圈3121至312m的一端电连接。第二平衡信号端口3231可以与第一耦合线圈3121至312m的另一端电连接。应理解，在m大于或等于3的情况下，除了第一耦合线圈3121和第一耦合线圈312m，在第一平衡信号端口3131和第二平衡信号端口3231之间还可以并联有其他第一耦合线圈312。
在另一些实现方式中，至少一个第一耦合线圈312可以包括一个第一耦合线圈312。该一个第一耦合线圈312电连接在对应的一对平衡信号端口303的第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间。
例如，如图3a所示，另一组第一耦合线圈包括第一耦合线圈312n。与另一组第一耦合线圈对应的另一对平衡信号端口303p包括第一平衡信号端口313p和第二平衡信号端口323p。第一平衡信号端口313p可以与第一耦合线圈312n的一端电连接。第二平衡信号端口323p可以与该第一耦合线圈312n的另一端电连接。
值得注意的是，可以在一个实施例中采用上述实现方式中的任意一种实现方式来实现平衡信号端口303和第一耦合线圈312的电连接，也可以在一个实施例中采用上述两种实现方式来实现平衡信号端口303和第一耦合线圈312的电连接。
图3b是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图。
在一些实施例中，如图3b所示，上述巴伦阻抗变换器还可以包括至少一个第一负电感306和第二负电感307。每个第一负电感306电连接在对应的一对平衡信号端口303的第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间。第二负电感307电连接在非平衡信号端口301与接地端305之间。这样，可以便于获得比较好的带宽。
在一些实施例中，每对平衡信号端口303的第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间均设置有一个第一负电感306(例如第一负电感3061至306p)。这样可以满足在每对平衡信号端口处所需的巴伦阻抗变换。
需要说明的是，虽然图3b示出了在每对平衡信号端口303的第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间以及在非平衡信号端口301与接地端305之间均设置了相应的负电感，但是本公开的范围并不仅限于此。可以根据需要设置相应的负电感。例如，可以在每对平衡信号端口303的第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间设置第一负电感306，而在非平衡信号端口301与接地端305之间不设置第二负电感307；或者，可以在一部分成对的第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间设置第一负电感306，而在另一部分成对的第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间不设置第一负电感306；等等。
图4是示出根据本公开一些实施例的负电感的原理示意图。
下面以图4所示的电路图来说明负电感的实现方式。该电路图包括第一部分401和第二部分402。由第一部分401和第二部分402构成π型结构。如图4所示，第二部分402包括第一电感器405。第一部分401包括第二电感器403和第三电容器404，其中，第二电感器403与第一电感器405并联，第三电容器404电连接第一电感405与第二电感器403之间，第三电容器404与第一电感器405串联。例如，在特定频率下，此电路图可以实现50Ohm(欧姆)向50Ohm的阻抗转换，以参考界面406为分界面，对于第一电感器405来说，第一部分401相当于具有负的感值相同的电感与其并联，即第一部分401为第一电感器405的负电感，故负电感的实际电路表现为一个LC网络。关于LC的值可根据已知技术计算或者根据已知技术的Smith圆图(史密斯圆图)更直观地取得，这里就不再详述。
图5a是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图。图5b是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图。
在一些实施例中，至少一对平衡信号端口303包括一对平衡信号端口303。至少一组第一耦合线圈包括一组第一耦合线圈。该一组第一耦合线圈包括至少两个第一耦合线圈312。至少两个第一耦合线圈312并联在该一对平衡信号端口303的第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间。下面结合图5a、图5b、图5c和图5d进行解释说明。
如图5a所示，本实施例中的巴伦阻抗变换器包括非平衡信号端口301、两个耦合线圈对302(例如耦合线圈对3021和耦合线圈对3022)、一对平衡信号端口303(例如平衡信号端口3031)以及两个电容器。
每个耦合线圈对302包括第一耦合线圈312和第二耦合线圈322。例如，耦合线圈对3021包括第一耦合线圈3121和第二耦合线圈3221，耦合线圈对3022包括第一耦合线圈3122和第二耦合线圈3222。两个耦合线圈对302中的两个第一耦合线圈312(例如第一耦合线圈3121和第一耦合线圈3122)共同构成一组第一耦合线圈。两个耦合线圈对302中的两个第二耦合线圈322(例如第二耦合线圈3221和第二耦合线圈3222)串联在非平衡信号端口301和接地端305之间。即，一个第二耦合线圈3221的第一端口连接到非平衡信号端口301，所述一个第二耦合线圈3221的第二端口连接到另一个第二耦合线圈3222的第一端口，所述另一个第二耦合线圈3222的第二端口连接到接地端305。
平衡信号端口303包括第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323。例如，平衡信号端口3031包括第一平衡信号端口3131和第二平衡信号端口3231。两个耦合线圈对302中的两个第一耦合线圈312并联在第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间。即第一平衡信号端口313分别电连接到两个第一耦合线圈312的一端，第二平衡信号端口323分别电连接到该两个第一耦合线圈312的另一端。换言之，一个第一耦合线圈3121的第一端口连接到第一平衡信号端口3131，所述一个第一耦合线圈3121的第二端口连接到第二平衡信号端口3231；另一个第一耦合线圈3122的第一端口连接到第一平衡信号端口3131，所述另一个第一耦合线圈3122的第二端口连接到第二平衡信号端口3231。
两个电容器包括第一电容器314和第二电容器324(例如第二电容器3241)。第一电容器314与两个第一耦合线圈312并联在非平衡信号端口301与接地端305之间。第二电容器324与两个第一耦合线圈312分别并联在第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间。
在上述实施例中，巴伦阻抗变换器可以实现将非平衡端阻抗Z2转换为第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间平衡差分阻抗Z1，且满足Z1＝Z2/4。即，该巴伦阻抗变换器具有1:4的阻抗变换比。例如，当Z2＝50ohm时，Z1＝12.5ohm。
下面结合图5a来解释说明巴伦阻抗变换器实现阻抗变换的工作原理。两个耦合线圈对302中的两个第一耦合线圈312和两个第二耦合线圈322均具有电感值L1。非平衡端阻抗Z2＝R+j*ωL＝R+j*ω(L1+L1)，平衡差分阻抗Z1＝R+j*ωL＝R+j*ω(L1/2)，其中，ω＝2*π*f。对于给定的工作频率f，在忽略电阻的情况下，Z2＝j*ω(L1+L1)＝j*ω(2L1)，Z1＝j*ω(L1/2)。因此，Z1/Z2＝1：4，即该巴伦阻抗变换器可实现1:4的阻抗变化。
在耦合线圈对302具有理想共模阻抗的情况下，即在两个耦合线圈之间不存在额外的寄生电感或寄生电容的情况下，上述巴伦阻抗变换器可实现全频带的1:4的阻抗变化。该巴伦阻抗变换器可以应用于宽带差分功率放大器的输出阻抗匹配网络，即其两个平衡信号端口分别连接到差分功率放大器的两个差分输出端口。
在一些情况下，实际耦合线圈的共模阻抗可能不能达到理想的结果，例如，实际耦合线圈的共模阻抗可能为100～500Ohm。在这样的情况下，可以在第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间以及非平衡信号端口301和接地端305之间分别并联负电感来实现上述巴伦阻抗变换器的阻抗变换。这里负电感可以抵消寄生电感或寄生电容在电路中带来的影响。下面结合图5b进行说明。
与图5a所示的实施例相比，图5b实施例中的巴伦阻抗变换器还包括第一负电感501和第二负电感502。应理解，第一负电感501和第二负电感502对应于图4所示实施例中的第一部分401。
第一负电感501电连接在第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间。第一负电感501包括第三电感器511和第四电容器521。第三电感器511分别和两个第一耦合线圈312的每一个并联。第四电容器521连接在第三电感器511与第一耦合线圈312之间。第四电容器521分别和两个第一耦合线圈312的每一个串联。
第二负电感502电连接在非平衡信号端口301和接地端305之间。第二负电感502包括第四电感器512和第五电容器522。第四电感器512和两个第二耦合线圈322并联。第五电容器522电连接在第四电感器512与两个第二耦合线圈322之间。第五电容器522和两个第二耦合线圈322串联。
在上述实施例中，巴伦阻抗变换器可以实现1:4的阻抗变换比，即将非平衡端阻抗Z2转换为第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间平衡差分阻抗Z1，且满足Z1＝Z2/4。利用负电感改进后的巴伦阻抗变换器的两个平衡信号端口可以分别连接到差分功率放大器的两个差分输出端口。即该巴伦阻抗变换器可以作为宽带差分功率放大器的输出阻抗匹配网络。
图5c是示出根据本公开一些实施例的巴伦阻抗变换器的阻抗变换图。图5d是示出根据本公开一些实施例的巴伦阻抗变换器的射频响应曲线。
图5c和5d分别是对应于图5b实施例的巴伦阻抗变换器的阻抗变换图和射频响应曲线。图5c表示在不同频点下的阻抗变换，例如，在700MHz的频点下，该巴伦阻抗变换器可以实现平衡差分阻抗Zin1(11.066-j*3.008)到非平衡端阻抗Zin2(41.329-j*8.860)的变换。如图5d所示，dB(S(1,1))曲线与dB(S(2,2))曲线重合，且在700MHz-4000MHz的全频带范围内可以实现了12.5Ohm到50Ohm的转换，表明上述巴伦阻抗变换器可以实现宽频带范围内的阻抗变换，即巴伦阻抗变换器的幅度平衡特性可以在所有通信频段(700-2700MHz)上实现较好的带宽性能。
图5e是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图。
如图5e所示，与图5b所示实施例相比，本实施例中的巴伦阻抗变换器增加一对耦合线圈对3023。三个耦合线圈对302中的三个第一耦合线圈312(例如第一耦合线圈3121、第一耦合线圈3122和第一耦合线圈3123)共同构成一组第一耦合线圈312，且并联在第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间。该巴伦阻抗变换器可以实现1:9的宽带巴伦阻抗变换。
由上述实施例可以衍生出，随着耦合线圈对302数量的改变，巴伦阻抗变换器可以实现不同比例的宽带巴伦阻抗变换。例如，在图5b所示实施例的基础上增加两个耦合线圈对302，且四个第一耦合线圈312并联在第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间，巴伦阻抗变换器可以实现1:16的宽带巴伦阻抗变换。又例如，在图5b所示实施例的基础上增加三个耦合线圈对302后的巴伦阻抗变换器，可以实现1:25的宽带巴伦阻抗变换。类似地，通过增加耦合线圈对使得基于图5b所示实施例改进后的巴伦阻抗变换器具有N个耦合线圈对302，根据Z1/Z2＝(L1/N)/(L1*N)＝1/N2，可以实现1：N2的宽带巴伦阻抗变换。因此，本公开实施例的巴伦阻抗变换器可以满足不同关系的阻抗变换，适用不同功率要求的宽带差分功率放大器。
图6a是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图。图6b是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图。
在一些实施例中，至少一对平衡信号端口303包括多对平衡信号端口303。至少一组第一耦合线圈包括多组第一耦合线圈。多组第一耦合线圈中的每组第一耦合线圈包括一个第一耦合线圈312。该一个第一耦合线圈312与多对平衡信号端口303中对应的一对平衡信号端口303电连接，且该一个第一耦合线圈312电连接在该一对平衡信号端口303的第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间。下面结合图6a和图6b进行解释说明。
如图6a所示，与图5b所示实施例相比，本实施例的巴伦阻抗变换器增加一对平衡信号端口3032、一个第二电容器3242和一个第一负电感5012(包括第三电感器5112和第四电容器5212)，且两个耦合线圈对302中的两个第一耦合线圈312构成两组第一耦合线圈，即每组第一耦合线圈包括一个第一耦合线圈312。例如，一组第一耦合线圈包括第一耦合线圈3121，另一组第一耦合线圈包括第一耦合线圈3122。
一组第一耦合线圈(例如第一耦合线圈3121)电连接在一对平衡信号端口3031中的第一平衡信号端口3131和第二平衡信号端口3231之间，而另一组第一耦合线圈(例如第一耦合线圈3122)电连接在另一对平衡信号端口3032中的第一平衡信号端口3132和第二平衡信号端口3232之间。
两个第二电容器324中的一个第二电容器3241电连接在一对平衡信号端口3031中的第一平衡信号端口3131和第二平衡信号端口3231之间，而两个第二电容器324中的另一个第二电容器3242电连接在另一对平衡信号端口3032中的第一平衡信号端口3132和第二平衡信号端口3232之间。
两个第一负电感501中的一个第一负电感5011电连接在一对平衡信号端口3031中的第一平衡信号端口3131和第二平衡信号端口3231之间，而两个第一负电感501中的另一个第一负电感5012电连接在另一对平衡信号端口3032中的第一平衡信号端口3132和第二平衡信号端口3232之间。
需要说明的是，两个第一负电感的等效电感值可以根据实际需要来确定。该两个第一负电感的等效电感值可以相等也可以不相等。
一个第一耦合线圈3121的第一端口连接到第一平衡信号端口3131，并连接一个第一负电感5011的第一端口，该第一耦合线圈3121的第二端口连接到第二平衡信号端口3231，并连接到该第一负电感5011的第二端口。一个第二耦合线圈3221的第一端口连接到巴伦阻抗变换器的非平衡信号端口301，并连接到第二负电感502的第一端口，该第二耦合线圈3221的第二端口连接到另一个第二耦合线圈3222的第一端口。另一个第一耦合线圈3122的第一端口连接到另一对平衡信号端口3032的第一平衡信号端口3132，并连接到另一个第一负电感5012的第一端口，该另一个第一耦合线圈3122的第二端口连接到该另一对平衡信号端口3032的第二平衡信号端口3232，并连接到该另一个第一负电感5012的第二端口。所述另一个第二耦合线圈3222的第二端口连接到接地端305。
上述实施例中，巴伦阻抗变换器中的一对平衡信号端口可以分别连接到一个差分功率放大器的两个差分输出端口，且可以在该一对平衡信号端口处实现全频带的1:2的阻抗变化。巴伦阻抗变换器中的另一对平衡信号端口可以分别连接到另一个差分功率放大器的两个差分输出端口，且在该另一对平衡信号端口处也可以实现全频带的1:2的阻抗变化。
在一些实施例中，与图6a相比，图6b所示的巴伦阻抗变换器可以包括两个以上耦合线圈对302(例如耦合线圈对3021至302n)、与耦合线圈对302一一对应的平衡信号端口303(例如平衡信号端口3031至303n)、两个以上第二电容器324(例如第二电容器3241至324n)、以及两个以上第一负电感501(例如第一负电感5011至501n)。两个以上第一耦合线圈对312可以构成两组以上第一耦合线圈，每组第一耦合线圈包括一个第一耦合线圈312。在该实施例中，巴伦阻抗变换器也可以满足不同关系的阻抗变换，适用不同功率要求的宽带差分功率放大器。且巴伦阻抗变换器具有与多个差分功率放大器分别连接的多个平衡信号端口，可以用作多个宽带差分功率放大器的输出阻抗匹配网络。
图7是示出根据本公开另一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图。
在一些实施例中，至少一对平衡信号端口303包括多对平衡信号端口303。至少一组第一耦合线圈包括多组第一耦合线圈。多组第一耦合线圈与多对平衡信号端口303一一对应的电连接。多组第一耦合线圈中的每组第一耦合线圈包括至少两个第一耦合线圈312。该至少两个第一耦合线圈312并联在多对平衡信号端口303中对应的一对平衡信号端口303的第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间。下面结合图7进行解释说明。
如图7a所示，与图5b所示实施例相比，本实施例中的巴伦阻抗变换器增加了平衡信号端口3032、耦合线圈对3023和3024、第二电容器3242和第一负电感5012。四个耦合线圈对302中的四个第一耦合线圈312构成两组第一耦合线圈，每组第一耦合线圈包括两个第一耦合线圈312。例如，一组第一耦合线圈包括第一耦合线圈3121和3122，另一组第一耦合线圈包括第一耦合线圈3123和3124。
如图7a所示，一组第一耦合线圈并联在一对平衡信号端口3031中的第一平衡信号端口3131和第二平衡信号端口3231之间，而另一组第一耦合线圈并联在另一对平衡信号端口3032中的第一平衡信号端口3132和第二平衡信号端口3232之间。四个耦合线圈对302中的四个第二耦合线圈322(例如第二耦合线圈3221至3224)串联在非平衡信号端口301和接地端305之间。
两个第二电容器324中的一个第二电容器3241电连接在一对平衡信号端口3031中的第一平衡信号端口3131和第二平衡信号端口3231之间，而该两个第二电容器324中的另一个第二电容器3242电连接在另一对平衡信号端口3032中的第一平衡信号端口3132和第二平衡信号端口3232之间。
两个第一负电感中的一个第一负电感5011电连接在一对平衡信号端口3031中的第一平衡信号端口3131和第二平衡信号端口3231之间，而该两个第一负电感中的另一个第一负电感5012电连接在另一对平衡信号端口3032中的第一平衡信号端口3132和第二平衡信号端口3232之间。
上述实施例中，巴伦阻抗变换器中的一对平衡信号端口可以分别连接到一个差分功率放大器的两个差分输出端口，且可以在该一对平衡信号端口处实现全频带的1:8的阻抗变化。巴伦阻抗变换器中的另一对平衡信号端口可以分别连接到另一个差分功率放大器的两个差分输出端口，且可以在该另一对平衡信号端口处仍然实现全频带的1:8的阻抗变化。
上述实施例中的第一耦合线圈的组数可以适应性配置。例如，巴伦阻抗变换器的包括N组第一耦合线圈，以及与每组第一耦合线圈一一对应的N对平衡信号端口303，其中，每组第一耦合线圈中包括两个第一耦合线圈312。这样，巴伦阻抗变换器也可以满足不同关系的阻抗变换，适用不同功率要求的宽带差分功率放大器。且该巴伦阻抗变换器具有与多个差分功率放大器分别连接的多对平衡信号端口303，可以用于多个宽带差分功率放大器的输出阻抗匹配网络。
应理解，上述实施例中的每组第一耦合线圈中的第一耦合线圈312的数量可以适应性配置。例如每组第一耦合线圈中的第一耦合线圈312的数量也可以为3个或更多个。另外，每组第一耦合线圈的第一耦合线圈312的数量可以相等，也可以不相等。
图8是示出根据本公开还一些实施例的巴伦阻抗变换器的结构示意图。
在一些实施例中，至少一组第一耦合线圈包括第一组第一耦合线圈和第二组第一耦合线圈。至少一对平衡信号端口303包括多对平衡信号端口303。第一组第一耦合线圈包括至少两个第一耦合线圈312。该至少两个第一耦合线圈312并联在多对平衡信号端口303中的一对平衡信号端口303的第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间。第二组第一耦合线圈包括一个第一耦合线圈312。该一个第一耦合线圈312电连接多对平衡信号端口303中的另一对平衡信号端口303的第一平衡信号端口313和第二平衡信号端口323之间。
如图8所示，与图5b所示实施例相比，本实施例中的巴伦阻抗变换器增加了一对平衡信号端口3032、一个耦合线圈对3023、一个第二电容器3242和一个第一负电感5012。如图8所示，该巴伦阻抗变换器包括三个耦合线圈对302。该三个耦合线圈对302中的两个第一耦合线圈312构成第一组第一耦合线圈，即第一组第一耦合线圈包括两个第一耦合线圈312(例如，第一耦合线圈3121和第一耦合线圈3122)。该三个耦合线圈对302中的另一个第一耦合线圈312构成第二组第一耦合线圈，即第二组第一耦合线圈包括一个第一耦合线圈312(例如，第一耦合线圈3123)。
第一组第一耦合线圈电连接(这里为并联)在一对平衡信号端口3031中的第一平衡信号端口3131和第二平衡信号端口3231之间，而第二组第一耦合线圈电连接在另一对平衡信号端口3032中的第一平衡信号端口3132和第二平衡信号端口3232之间。三个耦合线圈对302中的三个第二耦合线圈322串联在非平衡信号端口301和接地端305之间。
两个第二电容器324中的一个第二电容器3241电连接在一对平衡信号端口3031中的第一平衡信号端口3131和第二平衡信号端口3231之间，而该两个第二电容器324中的另一个第二电容器3242电连接在另一对平衡信号端口3032中的第一平衡信号端口3132和第二平衡信号端口3232之间。
两个第一负电感501中的一个第一负电感5011电连接在一对平衡信号端口3031中的第一平衡信号端口3131和第二平衡信号端口3231之间，而该两个第一负电感501中的另一个第一负电感5012电连接在另一对平衡信号端口3032中的第一平衡信号端口3132和第二平衡信号端口3232之间。
上述实施例中，巴伦阻抗变换器中对应于第一组第一耦合线圈的一对平衡信号端口可以分别连接到一个差分功率放大器的两个差分输出端口，且可以在该一对平衡信号端口处实现全频带的1:6的阻抗变化。巴伦阻抗变换器中对应于第二组第一耦合线圈的另一对平衡信号端口可以分别连接到另一个差分功率放大器的两个差分输出端口，且可以在该另一对平衡信号端口处仍然实现全频带的1:3的阻抗变化。
应理解，虽然上述实施例描述了两组第一耦合线圈，但是本公开的范围并不仅限于此。例如，巴伦阻抗变换器可以包括3组或更多组第一耦合线圈。，另外，第一组第一耦合线圈中的第一耦合线圈312的数量也可以适应性配置，与上述实施例类似，这里不再重复。
图9a是示出根据本公开一些实施例的巴伦阻抗变换器结构的截面示意图。
如图9a所示，上述巴伦阻抗变换器还包括第一衬底901、第一介质层902(例如，第一介质层9021和9022)和第二介质层903(例如，第二介质层9031和9032)。
多个耦合线圈对的多个第一耦合线圈312位于第一衬底901上。第一介质层902在第一衬底901上且覆盖多个第一耦合线圈312。第二介质层903在第一介质层902上，且包围多个耦合线圈对的多个第二耦合线圈322。多个第二耦合线圈322与多个第一耦合线圈312被第一介质层902隔离开。
在一些实施例中，多个第一耦合线圈312处于同一层。或者，多个第一耦合线圈312的一部分第一耦合线圈312处于第一层(例如，该一部分第一耦合线圈312被第一介质层9021覆盖)，多个第一耦合线圈312的另一部分第一耦合线圈312处于与第一层不同的第二层(例如，该另一部分第一耦合线圈312被第一介质层9022覆盖)，且处于第一层的第一耦合线圈312与处于第二层的第一耦合线圈312通过第一导电通孔904连接。
在一些实施例中，多个第二耦合线圈322处于同一层。或者，多个第二耦合线圈322的一部分第二耦合线圈322处于第三层(例如，该一部分第二耦合线圈322被第二介质层9031覆盖)，多个第二耦合线圈322的另一部分第二耦合线圈322处于与第三层不同的第四层(例如，该另一部分第二耦合线圈322被第二介质层9032覆盖)，且处于第三层的第二耦合线圈322与处于第四层的第二耦合线圈322通过第二导电通孔905连接。
图9b是示出根据本公开一些实施例的巴伦阻抗变换器中第一耦合线圈的俯视图。图9c是示出根据本公开一些实施例的巴伦阻抗变换器中第二耦合线圈的俯视图。图9d是示出根据本公开一些实施例的巴伦阻抗变换器中耦合线圈对的俯视图。本实施例结合图5b实施例中的巴伦阻抗变换器进行说明。
处于同一层的两个第一耦合线圈312的金属布线方式如图9b所示，例如，第一耦合线圈3121和第一耦合线圈3122分别形成非闭合环状，第一耦合线圈3121的第一端口911与第二耦合线圈3122的第一端口913连接，第一耦合线圈3121的第二端口912与第二耦合线圈3122的第二端口914连接，且第一耦合线圈3122可以沿着第一耦合线圈3121的内侧分布。处于同一层的两个第二耦合线圈322的金属布线方式如图9c所示，例如，第二耦合线圈3221和3222呈螺旋状分布，第二耦合线圈3221的第二端口922与另一个第二耦合线圈3222的第一端口923连接，第二耦合线圈3222可以沿着第二耦合线圈3221的内侧分布。第二耦合线圈3221的第一端口921可以用于连接非平衡端。另一个第二耦合线圈3222的第二端口924可以用于连接接地端。两个耦合线圈对的金属布线方式如图9d所示。
需要说明的是，为了示出的方便，图9d没有示出其他层。但是本领域技术人员根据前面的描述能够理解，该巴伦阻抗变换器还包括其他层，如前面所述的第一介质层和第二介质层等。
在一些实施例中，采用IPD(Integrated Product Development,集成产品开发)工艺在第一衬底901上制造多层第一耦合线圈312和第二耦合线圈322所在的金属布线层。第一衬底901可以为高阻衬底，例如，具有电阻率高于1000欧姆·厘米(Ohm·cm)的高阻衬底。第一介质层902和第二介质层903可以包含具有高磁导率的介质材料(例如铁氧体材料)，用于提高耦合线圈对的磁耦合系数，进而可以提高巴伦阻抗变换器的性能并减小其物理尺寸。第一衬底901上可以制作电容，实现超宽带阻抗匹配电路。
图10a是示出根据本公开一些实施例的阻抗匹配装置结构的侧视图。图10b是示出根据本公开一些实施例的阻抗匹配装置结构的俯视图。
根据本公开的另一方面，提供一种阻抗匹配装置。如图10a和10b所示，阻抗匹配装置包括上述任意一个实施例所述的巴伦阻抗变换器1001以及表贴元件1002。表贴元件1002与巴伦阻抗变换器1001电连接。
在一些实施例中，表贴元件1002可以是电容。表贴元件1002的封装尺寸不限。巴伦阻抗变换器1001的上表面通过开口来实现表贴元件1002的连接,利用锡膏加热的方式与表贴元件1002进行互联。巴伦阻抗变换器1001的下表面通过底层金属上的开口来引出整体超宽带匹配元件的管脚1003。
图11是示出根据本公开一些实施例的射频前端电路的结构示意图。
根据本公开的再一方面，提供一种射频前端电路。如图11所示，射频前端电路包括第二衬底1101、开关器件1102、射频功率放大器1103和上述阻抗匹配装置1104。开关器件1102、射频功率放大器1103和上述阻抗匹配装置1104在第二衬底1101上。开关器件1102和射频功率放大器1103分别与上述阻抗匹配装置1104电连接。
在一些实施例中，上述阻抗匹配装置1104采用倒扣的方式与第二衬底1101连接，并通过铝凸柱或铜凸柱的方式引出匹配网络的管脚。第二衬底1101为基板或者印制电路板。开关器件1102可以为基于SOI(Silicon-On-Insulator，在绝缘体上硅)或者GaAs(砷化镓)pHEMT(Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor，赝晶高电子迁移率晶体管)工艺的开关器件1102。射频功率放大器1103可以为基于GaAs HBT(heterojunctionbipolar transistor，异质结双极晶体管)工艺、GaAs pHEMT工艺或者CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺的射频功率放大器1103。第二衬底1101上还可以布置其他芯片，例如，基于IPD工艺的滤波器、基于GaAs pHEMT工艺的低噪声放大器、射频功率放大器1103的驱动级电路、电源跟踪(包络跟踪电路)、直流-直流(DC-DC，Direct Current-Direct Current)电路、模数转换电路以及数模转换电路等。各芯片之间可以通过RDL(Redistribution layer，线路重布层)走线1105进行互联。这样实现了超宽带阻抗匹配电路元件和其他异质结构的芯片集成在同一衬底上。应理解，本公开实施例并不限制匹配元件的个数及异质结构芯片的个数。
在本公开的一些实施例中，还提供了一种终端。该终端可以包括如前所述的巴伦阻抗变换器。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (18)
1.一种巴伦阻抗变换器，包括：
非平衡信号端口；
多个耦合线圈对，每个耦合线圈对包括第一耦合线圈和第二耦合线圈，所述多个耦合线圈对的多个第二耦合线圈串联在所述非平衡信号端口与接地端之间；
至少一对平衡信号端口，每对平衡信号端口包括第一平衡信号端口和第二平衡信号端口，其中，在所述每对平衡信号端口中的第一平衡信号端口电连接到至少一个第一耦合线圈的一端，在所述每对平衡信号端口中的第二平衡信号端口电连接到所述至少一个第一耦合线圈的另一端；以及
多个电容器，所述多个电容器包括：电连接在所述非平衡信号端口与所述接地端之间的第一电容器和电连接在所述每对平衡信号端口中的所述第一平衡信号端口和所述第二平衡信号端口之间的第二电容器。
2.根据权利要求1所述的巴伦阻抗变换器，其中，
所述多个耦合线圈对的多个第一耦合线圈包括至少一组第一耦合线圈，所述至少一组第一耦合线圈与所述至少一对平衡信号端口一一对应的电连接，其中，每组第一耦合线圈包括至少一个第一耦合线圈；
在所述至少一个第一耦合线圈包括一个第一耦合线圈的情况下，该一个第一耦合线圈电连接在对应的一对平衡信号端口的第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间；
在所述至少一个第一耦合线圈包括至少两个第一耦合线圈的情况下，所述至少两个第一耦合线圈并联在对应的一对平衡信号端口的第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间。
3.根据权利要求2所述的巴伦阻抗变换器，其中，
所述至少一对平衡信号端口包括一对平衡信号端口；
所述至少一组第一耦合线圈包括一组第一耦合线圈，该一组第一耦合线圈包括至少两个第一耦合线圈，该至少两个第一耦合线圈并联在该一对平衡信号端口的第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间。
4.根据权利要求2所述的巴伦阻抗变换器，其中，
所述至少一对平衡信号端口包括多对平衡信号端口；
所述至少一组第一耦合线圈包括多组第一耦合线圈；
所述多组第一耦合线圈中的每组第一耦合线圈包括一个第一耦合线圈，该一个第一耦合线圈与所述多对平衡信号端口中对应的一对平衡信号端口电连接，且该一个第一耦合线圈电连接在该一对平衡信号端口的第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间。
5.根据权利要求2所述的巴伦阻抗变换器，其中，
所述至少一对平衡信号端口包括多对平衡信号端口；
所述至少一组第一耦合线圈包括多组第一耦合线圈；
所述多组第一耦合线圈与所述多对平衡信号端口一一对应的电连接，其中，所述多组第一耦合线圈中的每组第一耦合线圈包括至少两个第一耦合线圈，该至少两个第一耦合线圈并联在所述多对平衡信号端口中对应的一对平衡信号端口的第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间。
6.根据权利要求2所述的巴伦阻抗变换器，其中，
所述至少一组第一耦合线圈包括第一组第一耦合线圈和第二组第一耦合线圈；
所述至少一对平衡信号端口包括多对平衡信号端口；
所述第一组第一耦合线圈包括至少两个第一耦合线圈，该至少两个第一耦合线圈并联在所述多对平衡信号端口中的一对平衡信号端口的第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间；
所述第二组第一耦合线圈包括一个第一耦合线圈，该一个第一耦合线圈电连接所述多对平衡信号端口中的另一对平衡信号端口的第一平衡信号端口和第二平衡信号端口之间。
7.根据权利要求5所述的巴伦阻抗变换器，其中，
每组第一耦合线圈所包括的第一耦合线圈的数量均相等。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的巴伦阻抗变换器，还包括:
至少一个第一负电感，每个第一负电感电连接在对应的一对平衡信号端口的所述第一平衡信号端口和所述第二平衡信号端口之间；以及
第二负电感，电连接在所述非平衡信号端口与所述接地端之间。
9.根据权利要求8所述的巴伦阻抗变换器，其中，
每对平衡信号端口的所述第一平衡信号端口和所述第二平衡信号端口之间均设置有一个所述第一负电感。
10.根据权利要求1至7任意一项所述的巴伦阻抗变换器，其中，
所述多个耦合线圈对的多个第一耦合线圈的缠绕方向相同。
11.根据权利要求10所述的巴伦阻抗变换器，其中，
每个耦合线圈对的第一耦合线圈和第二耦合线圈的电感值相等。
12.根据权利要求10所述的巴伦阻抗变换器，其中，
所述多个耦合线圈对的多个第一耦合线圈和多个第二耦合线圈的电感值均相等。
13.根据权利要求1所述的巴伦阻抗变换器，还包括：
第一衬底，其中，所述多个耦合线圈对的多个第一耦合线圈位于所述第一衬底上；
在所述第一衬底上且覆盖所述多个第一耦合线圈的第一介质层；
在所述第一介质层上的第二介质层，所述第二介质层包围所述多个耦合线圈对的多个第二耦合线圈；
其中，所述多个第二耦合线圈与所述多个第一耦合线圈被所述第一介质层隔离开。
14.根据权利要求13所述的巴伦阻抗变换器，其中，
所述多个第一耦合线圈处于同一层；或者，
所述多个第一耦合线圈的一部分第一耦合线圈处于第一层，所述多个第一耦合线圈的另一部分第一耦合线圈处于与所述第一层不同的第二层，且处于所述第一层的第一耦合线圈与处于所述第二层的第一耦合线圈通过第一导电通孔连接。
15.根据权利要求13所述的巴伦阻抗变换器，其中，
所述多个第二耦合线圈处于同一层；或者，
所述多个第二耦合线圈的一部分第二耦合线圈处于第三层，所述多个第二耦合线圈的另一部分第二耦合线圈处于与所述第三层不同的第四层，且处于所述第三层的第二耦合线圈与处于所述第四层的第二耦合线圈通过第二导电通孔连接。
16.一种阻抗匹配装置，包括：
如权利要求1至15任意一项所述的巴伦阻抗变换器；
表贴元件，与所述巴伦阻抗变换器电连接。
17.一种射频前端电路，包括：
第二衬底；以及
在所述第二衬底上的开关器件、射频功率放大器和如权利要求16所述的阻抗匹配装置，其中，所述开关器件和所述射频功率放大器分别与所述阻抗匹配装置电连接。
18.一种终端，包括：如权利要求1至15任意一项所述的巴伦阻抗变换器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010871073.3A CN111988015B (zh) | 2020-08-26 | 2020-08-26 | 巴伦阻抗变换器、阻抗匹配装置、射频前端电路和终端 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010871073.3A CN111988015B (zh) | 2020-08-26 | 2020-08-26 | 巴伦阻抗变换器、阻抗匹配装置、射频前端电路和终端 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111988015A true CN111988015A (zh) | 2020-11-24 |
| CN111988015B CN111988015B (zh) | 2024-05-24 |
Family
ID=73440540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010871073.3A Active CN111988015B (zh) | 2020-08-26 | 2020-08-26 | 巴伦阻抗变换器、阻抗匹配装置、射频前端电路和终端 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111988015B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114300439A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-08 | 宜确半导体（苏州）有限公司 | 巴伦集成结构及具有其的产品 |
| CN115529017A (zh) * | 2022-11-28 | 2022-12-27 | 宜确半导体（苏州）有限公司 | 一种宽带巴伦阻抗变换器及包括其的电子产品 |
| CN117220630A (zh) * | 2023-11-08 | 2023-12-12 | 宜确半导体（苏州）有限公司 | 一种巴伦阻抗变换器、差分功率放大器及发射机 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060006949A1 (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-12 | Lawrence Burns | Method and apparatus for an improved power amplifier |
| US20060006939A1 (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-12 | Lawrence Burns | Method and apparatus for an improved power amplifier |
| CN202772253U (zh) * | 2012-08-27 | 2013-03-06 | 常州瑞思杰尔电子科技有限公司 | 四合一hf高功率合成器 |
| CN106100602A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-11-09 | 宜确半导体（苏州）有限公司 | 一种宽带巴伦阻抗变换器 |
| CN106253864A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-12-21 | 宜确半导体（苏州）有限公司 | 一种射频功率放大器 |
-
2020
- 2020-08-26 CN CN202010871073.3A patent/CN111988015B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060006949A1 (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-12 | Lawrence Burns | Method and apparatus for an improved power amplifier |
| US20060006939A1 (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-12 | Lawrence Burns | Method and apparatus for an improved power amplifier |
| CN202772253U (zh) * | 2012-08-27 | 2013-03-06 | 常州瑞思杰尔电子科技有限公司 | 四合一hf高功率合成器 |
| CN106100602A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-11-09 | 宜确半导体（苏州）有限公司 | 一种宽带巴伦阻抗变换器 |
| CN106253864A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-12-21 | 宜确半导体（苏州）有限公司 | 一种射频功率放大器 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114300439A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-08 | 宜确半导体（苏州）有限公司 | 巴伦集成结构及具有其的产品 |
| CN115529017A (zh) * | 2022-11-28 | 2022-12-27 | 宜确半导体（苏州）有限公司 | 一种宽带巴伦阻抗变换器及包括其的电子产品 |
| CN117220630A (zh) * | 2023-11-08 | 2023-12-12 | 宜确半导体（苏州）有限公司 | 一种巴伦阻抗变换器、差分功率放大器及发射机 |
| CN117220630B (zh) * | 2023-11-08 | 2024-02-23 | 宜确半导体（苏州）有限公司 | 一种巴伦阻抗变换器、差分功率放大器及发射机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111988015B (zh) | 2024-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111988015B (zh) | 巴伦阻抗变换器、阻抗匹配装置、射频前端电路和终端 | |
| US10181834B2 (en) | Baluns for RF signal conversion and impedance matching | |
| JP5463351B2 (ja) | 無線周波数の８の字形状のバラン | |
| US10305184B2 (en) | Antenna matching circuit, antenna matching module, antenna device and wireless communication device | |
| US8576005B2 (en) | Transceiver and integrated circuit | |
| EP1788626B1 (en) | Multilayer circuit with variable inductor, and method of manufacturing it | |
| US20160099699A1 (en) | Adjustable Impedance Matching Network | |
| US10348265B2 (en) | Transformer-type phase shifter, phase-shift circuit, and communication terminal apparatus | |
| EP2458730A1 (en) | Radiofrequency amplifier | |
| TW200301588A (en) | Multi-band resonance antenna | |
| JP2020534762A (ja) | 広帯域高調波整合ネットワーク | |
| EP2393111B1 (en) | Inductive bond-wire circuit | |
| US11545953B2 (en) | Matching circuit and communication device | |
| WO2008007307A1 (en) | Programmable inductor | |
| US20200403581A1 (en) | Radio-frequency circuit | |
| CN110176909B (zh) | 功率放大器 | |
| CN115529017B (zh) | 一种宽带巴伦阻抗变换器及包括其的电子产品 | |
| Tanaka | A study on the bandwidth of the transformer matching circuits | |
| US20240063843A1 (en) | Broadband high power trx hybrid implementation | |
| WO2023157725A1 (ja) | 高周波回路および通信装置 | |
| CN113707422B (zh) | 变压器装置 | |
| US20230126728A1 (en) | Output matching circuit and power amplifier module | |
| Tanaka et al. | Power Combining Configurations of HPUE PA for 5G Mobile Phone Applications | |
| CN115913152A (zh) | 推挽功率放大电路及射频前端模组 | |
| CN117318652A (zh) | 一种宽带巴伦阻抗变换器及电子产品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |