CN113036381A - 微带线式的平衡不平衡转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微带线式的平衡不平衡转换器，包括第一微带线、第二微带线及第一电容；第一微带线的一端连接信号处理芯片的接地管脚、其另一端连接输出端用于输出整合信号或连接输入端对输入信号进行输入；第二微带线的一端同时与信号处理芯片的第一信号端及第一电容的一端相连接，第二微带线的另一端同时与信号处理芯片的第二信号端及第一电容的另一端相连接；第一微带线的长度大于第二微带线，第一微带线紧邻第二微带线进行设置以形成共轭结构。上述的微带线式的平衡不平衡转换器，通过在第一微带线旁设置紧邻的第二微带线以形成共轭结构，大幅简化了元器件及电路走线，降低物料成本的同时缩小了平衡不平衡转换器的尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种微带线式的平衡不平衡转换器。
背景技术
巴伦是由“balun”这一单词翻译而来的，balun是由“balanced”和“unbalanced”两个词组成的，其中balance代表差分结构，而un-balance代表是单端结构。巴伦电路也可称为平衡不平衡转换器，巴伦电路可以在差分信号与单端信号之间互相转换，巴伦电路有很多种形式，可以包括不必要的变换阻抗，平衡变压器也可以用来连接行不同的阻抗。随着电路中元器件的增加，导致最终生产巴伦电路需要增加一部分物料成本，并且巴伦电路中电路走线也更加复杂，导致将巴伦电路设置于PCB板上时，传统巴伦电路需要在PCB板上占用较大面积，无法安装于日益小型化的PCB板上。因而，现有技术方法中的平衡不平衡转换器存在尺寸较大、电路走线复杂的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种微带线式的平衡不平衡转换器，旨在解决现有技术方法中的平衡不平衡转换器所存在的尺寸较大、电路走线复杂的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种微带线式的平衡不平衡转换器，所述平衡不平衡转换器与信号处理芯片相连接，以将所述信号处理芯片所输出的存在相位差的两路信号进行整合得到整合信号进行输出，或将输入信号对应转换为存在相位差的两路信号分别输出至所述信号处理芯片，其中，所述平衡不平衡转换器包括第一微带线、第二微带线及第一电容；
所述第一微带线的一端连接所述信号处理芯片的接地管脚、其另一端连接输出端用于输出所述整合信号或连接输入端对输入信号进行输入；
所述第二微带线的一端同时与所述信号处理芯片的第一信号端及所述第一电容的一端相连接，所述第二微带线的另一端同时与所述信号处理芯片的第二信号端及所述第一电容的另一端相连接；
所述第一微带线的长度大于所述第二微带线，所述第一微带线紧邻所述第二微带线进行设置以形成共轭结构。
所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其中，所述第一微带线围绕于所述第二微带线的外侧进行设置。
所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其中，所述第一微带线及所述第二微带线的形状均为弧形或折线形。
所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其中，所述第一微带线的长度为所述第二微带线长度的1.25-1.35倍。
所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其中，所述第二微带线的长度为2.5-5mm。
所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其中，所述第一微带线与所述第二微带线之间的间距为所述第一微带线宽度的0.66-2倍。
所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其中，所述第一微带线及所述第二微带线均为设置于PCB板上的微带线且所述第一微带线与所述第二微带线的宽度相等。
所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其中，所述第一微带线及所述第二微带线的宽度均为0.12-0.20mm。
所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其中，所述第一微带线及所述第二微带线的厚度均为0.017-0.040mm。
所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其中，所述第一电容的电容量为1.5-1.8pF。
本发明实施例提供了一种微带线式的平衡不平衡转换器，包括第一微带线、第二微带线及第一电容；第一微带线的一端连接信号处理芯片的接地管脚、其另一端连接输出端用于输出整合信号或或连接输入端对输入信号进行输入；第二微带线的一端同时与信号处理芯片的第一信号端及第一电容的一端相连接，第二微带线的另一端同时与信号处理芯片的第二信号端及第一电容的另一端相连接；第一微带线的长度大于第二微带线，第一微带线紧邻第二微带线进行设置以形成共轭结构。上述的微带线式的平衡不平衡转换器，通过在第一微带线旁设置紧邻的第二微带线以形成共轭结构，大幅简化了元器件及电路走线，降低物料成本的同时缩小了平衡不平衡转换器的尺寸。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的微带线式的平衡不平衡转换器的电路示意图；
图2为本发明实施例提供的微带线式的平衡不平衡转换器的结构图；
图3为本发明实施例提供的微带线式的平衡不平衡转换器的电路示意图；
图4为本发明实施例提供的微带线式的平衡不平衡转换器的效果示意图；
图5为本发明实施例提供的微带线式的平衡不平衡转换器的效果示意图；
图6为本发明实施例提供的微带线式的平衡不平衡转换器的效果示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在本实施例中，请参阅图1及图2，图1为本发明实施例提供的微带线式的平衡不平衡转换器的电路示意图，图2为本发明实施例提供的微带线式的平衡不平衡转换器的结构图。如图所示，本发明实施例提供了一种微带线式的平衡不平衡转换器，所述平衡不平衡转换器1与信号处理芯片2相连接，以将所述信号处理芯片2所输出的存在相位差的两路信号R1和R2进行整合得到整合信号S进行输出，其中，所述平衡不平衡转换器1包括第一微带线11、第二微带线12及第一电容C；所述第一微带线11的一端连接所述信号处理芯片2的接地管脚GUD、其另一端连接输出端Vout用于输出所述整合信号S或连接输入端Vin对输入信号S'进行输入，在本实施中，第一微带线11的另一端连接输出端Vout并用于输出整合信号，此时信号处理芯片2的第一信号端作为第一信号输出端TXP、第二信号端作为第二信号输出端TXN；所述第二微带线12的一端同时与所述信号处理芯片2的第一信号输出端TXP及所述第一电容C的一端相连接，所述第二微带线12的另一端同时与所述信号处理芯片2的第二信号输出端TXN及所述第一电容C的另一端相连接；则第一信号输出端TXP输出第一信号R1至第二微带线12的一端，第二信号输出端TXN输出第二信号R2至第二微带线12的另一端。所述第一微带线11的长度大于所述第二微带线12，所述第一微带线11紧邻所述第二微带线12进行设置以形成共轭结构。具体的，可设置第一微带线11的宽度D1与第二微带线12的宽度D2相近似，，第一微带线11的长度需大于第二微带线12的长度才能形成共轭结构。例如，可设置第一微带线11的宽度D1为第二微带线12宽度D2的0.8-1.2倍。
具体的，第一信号输出端TXP输出第一信号R1，第二信号输出端TXN输出第二信号R2，且第一信号R1与第二信号R2之间存在相位差，两路信号之间的相位差为180°(π)。通过第一微带线11和第二微带线12的共轭效应并通过第一电容C对电荷的存储作用，可对第一信号R1的相位进行调整以使第一信号R1对应产生相位超前的输出信号，并对第二信号R2的相位进行调整以使第二信号R2对应产生相位延时的输出信号，则两路信号R1及R2分别对应的两路输出信号之间的相位差变为零，并进一步进行整合形成一路整合信号S进行输出。例如，第一信号R1的相位为-90°(-π/2)，第二信号R2的相位为90°(π/2)，此时第一信号R1与第二信号R2的相位差即为180°(π)，在理想状态下，整合后得到的整合信号S的相位为0°，则平衡不平衡转换器1的作用即是将两路存在相位差的差分信号整合为单端信号进行输出，在整合过程中使信号实现相位平衡。
在更具体的实施例中，所述第一微带线11围绕于所述第二微带线12的外侧进行设置。由于第一微带线11的长度大于第二微带线12，则可将第一微带线11围绕于第二微带线12外侧进行设置以形成与两条微带线长度相匹配的共轭结构。具体的，所述第一微带线11及所述第二微带线12的形状均为弧形或折线形。将第一微带线11及第二微带线12的形状设置为弧形或折线形，可进一步压缩第一微带线11及第二微带线12所占用的面积，以实现进一步缩小平衡不平衡转换器1尺寸的目的。例如，在实际应用时，可将第一微带线11及第二微带线12均设置为圆弧形，圆弧形可以是从圆形或椭圆形中截取一段圆弧所形成的形状，也可将第一微带线11及第二微带线12均设置为折线形，折线形可由2段以上折线段组合而成。
在更具体的实施例中，所述第一微带线11的长度为所述第二微带线长度12的1.25-1.35倍。为使平衡不平衡转换器1能够实现更好的相位平衡的效果，可设置第一微带线11的长度为第二微带线12长度的1.25-1.35倍，此长度设计所得到的平衡不平衡转换器1具有优良的相位平衡的效果。具体的，所述第二微带线12的长度为2.5-5mm，在实际应用时，可设置第二微带线12的长度为2.5-5mm，在满足使用需求时尽可能缩短第一微带线11及第二微带线12的长度，可进一步缩小平衡不平衡转换器1的尺寸。其中，所述第一微带线11与所述第二微带线12之间的间距W为所述第一微带线11宽度D1的0.66-2倍，合理设置第一微带线11与第二微带线12之间的间距W，能够使平衡不平衡转换器1具有更好的相位平衡的效果；
在更具体的实施例中，所述第一微带线11及所述第二微带线12均为设置于PCB板上的微带线且所述第一微带线11的宽度D1与所述第二微带线12的宽度D2相等。在将第一微带线11及第二微带线12设置与PCB板上时，设置第一微带线11的宽度D1与第二微带线12的宽度相等，可方便对第一微带线11及第二微带线12进行生产加工，以提高生产效率。如图2所示，图2即为实际生产所得到的平衡不平衡转换器1的结构图，在图2中第一微带线11及第二微带线12均设置为折线形且第一微带线11的宽度D1与第二微带线12的宽度D2相等。具体的，所述第一微带线11的宽度D1及所述第二微带线12的宽度D2均为0.12-0.20mm，第一微带线11及第二微带线12的宽度与微带线上所传输的信号功率大小相关联，为尽量缩小平衡不平衡转换器1的尺寸同时适应所需传输的信号的功率，可设置第一微带线11的宽度D1及第二微带线12的宽度D2为0.12-0.20mm。
在更具体的实施例中，所述第一微带线11及所述第二微带线12的厚度均为0.017-0.040mm，当第一微带线11及第二微带线12的厚度与长度相匹配，具体的，当第一微带线11的长度(或第二微带线12的长度)较短时，可将第一微带线11的厚度(或第二微带线12的厚度)设置为较小值；当第一微带线11的长度较长(或第二微带线12的长度)时，可将第一微带线11的厚度(或第二微带线12的厚度)设置为较大值。更具体的，所述第一电容C的电容量为1.5-1.8pF，第一电容C的电容量需与第一微带线11及第二微带线12的长度相匹配，若第一微带线11及第二微带线12的长度较长，可将第一电容的电容量设置为较大值，若第一微带线11及第二微带线12的长度较短，可将第一电容的电容量设置为较小值。
在一具体的实施例中，设计并制造得到的一个微带线式的平衡不平衡转换器1中第一微带线11的长度为4.96mm，第二微带线12的长度为3.84mm，第一电容的电容值为1.7pF，第一微带线11的宽度D1及第二微带线12的宽度D2均为0.18mm，第一微带线11及第二微带线12的厚度均为0.035mm，第一微带线11及第二微带线12之间的间距W为0.15mm，对制造得到的微带线式的平衡不平衡转换器1进行测试，测试结果图如图4-图6所示。其中，图4为本发明实施例提供的微带线式的平衡不平衡转换器的效果示意图；图5为本发明实施例提供的微带线式的平衡不平衡转换器的效果示意图；图6为本发明实施例提供的微带线式的平衡不平衡转换器的效果示意图。
请参阅图4-图6，如图所示，分别由第一信号输出端TXP输出第一信号R1及第二信号输出端TXN输出第二信号R2，第一信号R1及第二信号R2经上述微带线式的平衡不平衡转换器1进行整合后得到对应的输出信号，第一信号R1的相位为-90°，第二信号R2的相位为90°，在连续频率范围内输出第一信号R1及第二信号R2，分别测量第一信号R1对应的输出信号的相位值以及第二信号R2对应的输出信号的相位值，所得到的测量结果如图4所示，由图4中进一步分析得到第一信号R1对应的输出信号的相位值与第二信号R2对应的输出信号的相位值相等的点有m1和m2两个，其中，点m1对应的频率为2.492GHz，相位值为1.251°；点m2对应的频率为1.871GHz，相位值为113.158°。相位值越接近0°，则相位平衡的效果越优良，本案中点m1的相位值为1.251°，因此，测试结果表明上述的微带线式的平衡不平衡转换器1在信号频率为2.492GHz附近具有优良的相位平衡的效果。
在连续频率范围内测量第一信号R1对应的输出信号的信号强度，所得到的测量结果图图5所示，根据微带线式的平衡不平衡转换器1的工作频率范围[2.402GHz,2.480GHz]分别测量m3、m4及m5三个点的信号强度值，其中，点m3对应的频率为2.402GHz，信号强度为-11.848dB，点m4对应的频率为2.442GHz，信号强度为-11.778dB，点m5对应的频率为2.480GHz，信号强度为-11.643dB。在连续频率范围内测量第二信号R2对应的输出信号的信号强度，所得到的测量结果图图6所示，根据上述工作频率范围[2.402GHz，2.480GHz]分别测量m6、m7及m8三个点的信号强度值，其中，点m6对应的频率为2.402GHz，信号强度为-12.169dB，点m7对应的频率为2.442GHz，信号强度为-11.890dB，点m8对应的频率为2.480GHz，信号强度为-11.657dB。测试结果表明上述的微带线式的平衡不平衡转换器1在工作频率范围内能够输出信号强度较大的信号，从而能够确保所输出的整合信号S的信号强度。
图3为本发明实施例提供的微带线式的平衡不平衡转换器的电路示意图，在另一实施例中，如图3所示，所述平衡不平衡转换器1与信号处理芯片2相连接，以将输入信号S'对应转换为存在相位差的两路信号R1'和R2'，并分别输出至所述信号处理芯片的两个输入端，其中，所述平衡不平衡转换器1包括第一微带线11、第二微带线12及第一电容C；所述第一微带线11的一端连接所述信号处理芯片2的接地管脚GUD、其另一端连接输入端Vin用于对输入信号S'进行输入，在本实施例中，第一微带线11的另一端连接输入端Vin并用于输入输入信号，此时信号处理芯片2的第一信号端作为第一信号输入端RXP、第二信号端作为第二信号输入端RXN；所述第二微带线12的一端同时与所述信号处理芯片2的第一信号输入端RXP及所述第一电容C的一端相连接，所述第二微带线12的另一端同时与所述信号处理芯片2的第二信号输入端RXN及所述第一电容C的另一端相连接；则第二微带线12的一端输出第一信号R1'至第一信号输入端RXP，第二微带线12的另一端输出第二信号R2'至第二信号输入端RXN。
具体的，输入信号S'经输入端Vin输入至第一微带线11并进行转换得到两路信号R1'和R2'，转换得到的第一信号R1'输出至第一信号输入端RXP，转换得到的第二信号R2'输出至第二信号输入端RNP，以输入信号S'的相位为基准，则第一信号R1'与第二信号R2'之间存在相位差，两路信号R1'及R2'之间的相位差为180°(π)。通过第一微带线11和第二微带线12的共轭效应并通过第一电容C对电荷的存储作用，可对输入信号S'进行转换，对输入信号S'进行超前调整以对应产生相位超前的第一信号R1'，对输入信号S'进行延时调整以对应产生相位延时的第二信号R2'，则第一信号R1'及第二信号R2'与输入信号S'之间均具有非零相位差，转换得到的第一信号R1'及第二信号R2'分别输出至信号处理芯片2的两个输入端。例如，以输入信号S'的相位为基准，则输入信号S'的限位为0°，在理想状态下转换得到的第一信号R1'的相位为-90°(-π/2)，转换得到的第二信号R2'的相位为90°(π/2)，此时第一信号R1'与第二信号R2'的相位差即为180°(π)，则平衡不平衡转换器1的作用即是将单端信号转换为存在相位差的两路差分信号并分别进行输出，在转换过程中使信号实现相位平衡。
在本发明实施例所提供了一种微带线式的平衡不平衡转换器，包括第一微带线、第二微带线及第一电容；第一微带线的一端连接信号处理芯片的接地管脚、其另一端连接输出端用于输出整合信号或或连接输入端对输入信号进行输入；第二微带线的一端同时与信号处理芯片的第一信号端及第一电容的一端相连接，第二微带线的另一端同时与信号处理芯片的第二信号端及第一电容的另一端相连接；第一微带线的长度大于第二微带线，第一微带线紧邻第二微带线进行设置以形成共轭结构。上述的微带线式的平衡不平衡转换器，通过在第一微带线旁设置紧邻的第二微带线以形成共轭结构，大幅简化了元器件及电路走线，降低物料成本的同时缩小了平衡不平衡转换器的尺寸，将平衡不平衡转换器设置于PCB板上时，可大幅减少平衡不平衡转换器在PCB板上的占用面积，也即是可方便将上述的平衡不平衡转换器设置于小尺寸的PCB板上。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种微带线式的平衡不平衡转换器，所述平衡不平衡转换器与信号处理芯片相连接，以将所述信号处理芯片所输出的存在相位差的两路信号进行整合得到整合信号进行输出，或将输入信号对应转换为存在相位差的两路信号分别输出至所述信号处理芯片，其特征在于，所述平衡不平衡转换器包括第一微带线、第二微带线及第一电容；
所述第一微带线的一端连接所述信号处理芯片的接地管脚、其另一端连接输出端输出所述整合信号或连接输入端对输入信号进行输入；
所述第二微带线的一端同时与所述信号处理芯片的第一信号端及所述第一电容的一端相连接，所述第二微带线的另一端同时与所述信号处理芯片的第二信号端及所述第一电容的另一端相连接；
所述第一微带线的长度大于所述第二微带线，所述第一微带线紧邻所述第二微带线进行设置以形成共轭结构。
2.根据权利要求1所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其特征在于，所述第一微带线围绕于所述第二微带线的外侧进行设置。
3.根据权利要求2所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其特征在于，所述第一微带线及所述第二微带线的形状均为弧形或折线形。
4.根据权利要求1-3任一项所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其特征在于，所述第一微带线的长度为所述第二微带线长度的1.25-1.35倍。
5.根据权利要求4所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其特征在于，所述第二微带线的长度为2.5-5mm。
6.根据权利要求5所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其特征在于，所述第一微带线与所述第二微带线之间的间距为所述第一微带线宽度的0.66-2倍。
7.根据权利要求6所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其特征在于，所述第一微带线及所述第二微带线均为设置于PCB板上的微带线且所述第一微带线与所述第二微带线的宽度相等。
8.根据权利要求7所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其特征在于，所述第一微带线及所述第二微带线的宽度均为0.12-0.20mm。
9.根据权利要求8所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其特征在于，所述第一微带线及所述第二微带线的厚度均为0.017-0.040mm。
10.根据权利要求4所述的微带线式的平衡不平衡转换器，其特征在于，所述第一电容的电容量为1.5-1.8pF。
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2021
- 2021-03-08 CN CN202110251969.6A patent/CN113036381A/zh active Pending
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