CN115001432A - 一种巴伦电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种巴伦电路，属于无线通信技术领域，包括五个电感、五个电容、端口1、2和3以及参考地，其中，端口1、2和3均为非平衡端口，分别由端子1和1’、端子2和2’以及端子3和3’构成；端子1'、2'和3'均与参考地相连；同时，端子2和端子3又构成了平衡端口。第一和第二电容依次串联于端子1和2之间，第一电感连接于端子1和参考地之间，第二电感连接于第一和第二电容之间的连接点和参考地之间，第三电感连接于端子2和参考地之间；第四和第五电感依次串联于端子1和3之间，第三电容连接于端子1和参考地之间，第四电容连接于第四和第五电感之间的连接点和参考地之间，第五电容连接于端子3和参考地之间。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种巴伦电路。
背景技术
巴伦在现代通信系统中具有广泛的应用，例如在平衡混频器，推挽放大器，差分低噪放和天线馈电网络等元件的设计实现中都需要用到巴伦。现代通信系统的发展方向是宽带化和小型化，因此业界巴伦的设计方向也是宽带、小型化和平面型结构型。业界通常使用一阶Lattice LC巴伦，该LC巴伦电路简单，但是仅仅在中心频点f0达到最佳巴伦特性，工作带宽非常窄，该类型的巴伦满足不了现代宽带无线通信的工作带宽要求。
发明内容
本发明的目标在于提供一种巴伦电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目标，本发明提供如下技术方案：一种巴伦电路，包括五个电感、五个电容、端口1、2和3以及参考地G，其中，端口1、2和3均为非平衡端口，端口1由端子1和端子1'构成；端口2由端子2和端子2'构成；端口3由端子3和端子3'构成；端子1'、2'和3'均与参考地G相连；同时，端子2和3又构成了平衡端口，平衡端口与外界的平衡系统电性能连接，端口1与外界的非平衡系统电性能连接；
端口1、端口2和端口3连接有电感L、电容C和参考地G构成的巴伦；
巴伦中电感L包括电感L1、电感L2、电感L3、电感L4和电感L5；
巴伦中电容C包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5；
电感L1的一端与端子1电性能连接，另一端与参考地G电性能连接；
电容C1的一端与端子1电性能连接，另一端与电容C2的一端电性能连接，电容C2的另一端与端子2电性能连接；
电感L2的一端与电容C1和电容C2的连接点电性能连接，另一端与参考地G电性能连接；
电感L3的一端与端子2电性能连接，另一端与参考地G电性能连接；
电容C3的一端与端子1电性能连接，另一端与参考地G电性能连接；
电感L4的一端与端子1电性能连接，另一端与电感L5的一端电性能连接，电感L5的另一端与端子3电性能连接；
电容C4的一端与电感L4和L5的连接点电性能连接，另一端与参考地G电性能连接；
电容C5的一端端子3的连接点电性能连接，另一端与参考地G电性能连接。
所述巴伦实际工作时，其外部负载阻抗Z包括平衡端口的平衡(差分)负载阻抗RB和非平衡端口的(单端)负载阻抗RUN，其中，RB和RUN的阻抗值RB和RUN均为实数。
平衡端口的平衡负载阻抗RB电性能连接于端子2和3；
非平衡端口负载阻抗RUN电性能连接于端子1和1'。
进一步地，巴伦中心工作频率为f0，则ω0＝2×π×f0。本发明中的电感值和电容值须满足以下关系：
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所提出的新型LC巴伦拓扑结构仅仅使用了集总参数电感L和电容C，本发明中的电感L和电容C可以使用平面结构或者分立元器件实现，即各种芯片加工工艺(CMOS,GaAs,GaN,InP,LTCC等)、各种芯片封装工艺(LTCC、玻璃基板等)、普通PCB加工工艺及外置分立元器件都可以实现本发明，并且不需要额外的互感元器件，简化了设计的复杂性，实现了元件的宽带化和小型化。本发明具有宽带工作性能，实施案例中实现的巴伦的相对频率带宽达87.2％。另外，本发明在实现巴伦功能的同时，还实现了源阻抗和负载阻抗之间的阻抗匹配，因此，应用本发明的无线通信系统无需额外的阻抗匹配元器件，该系统尺寸可进一步减小。
附图说明
图1为本发明的拓扑结构示意图；
图2为本发明的巴伦实际应用中，本发明的巴伦与非平衡端口和平衡端口的负载阻抗连接示意图；
图3为本发明巴伦实施案例一的非平衡端口的回波损耗(dBS(1,1))在工作频带范围内的仿真结果；
图4为本发明巴伦实施案例一的输出端口平衡信号幅度不平衡度在工作频带范围内的仿真结果；
图5为本本发明巴伦实施案例一的输出端口平衡信号相位差在工作频带范围内的仿真结果。
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，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1-2，一种巴伦电路，包括五个电感、五个电容、端口1、2和3以及参考地G，其中，端口1、2和3均为非平衡端口，端口1由端子1和端子1'构成；端口2由端子2和端子2'构成；端口3由端子3和端子3'构成；端子1'、2'和3'均与参考地G相连；同时，端子2和3又构成了平衡端口，平衡端口与外界的平衡系统电性能连接，端口1与外界的非平衡系统电性能连接；
端口1、端口2和端口3连接有电感L、电容C和参考地G构成的巴伦；
巴伦中电感L包括电感L1、电感L2、电感L3、电感L4和电感L5；
巴伦中电容C包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5；
电感L1的一端与端子1电性能连接，另一端与参考地G电性能连接；
电容C1的一端与端子1电性能连接，另一端与电容C2的一端电性能连接，电容C2的另一端与端子2电性能连接；
电感L2的一端与电容C1和电容C2的连接点电性能连接，另一端与参考地G电性能连接；
电感L3的一端与端子2电性能连接，另一端与参考地G电性能连接；
电容C3的一端与端子1电性能连接，另一端与参考地G电性能连接；
电感L4的一端与端子1电性能连接，另一端与电感L5的一端电性能连接，电感L5的另一端与端子3电性能连接；
电容C4的一端与电感L4和L5的连接点电性能连接，另一端与参考地G电性能连接；电容C5的一端端子3的连接点电性能连接，另一端与参考地G电性能连接。
所述巴伦实际工作时，其外部负载阻抗Z包括平衡端口的平衡(差分)负载阻抗RB和非平衡端口的(单端)负载阻抗RUN，其中，RB和RUN的阻抗值RB和RUN均为实数。
平衡端口的平衡负载阻抗RB电性能连接于端子2和3；
非平衡端口负载阻抗RUN电性能连接于端子1和1'。
本发明的巴伦中心工作频率为f0，则ω0＝2×π×f0。本发明中的电感值和电容值须满足以下关系：
实施例一：中心工作频率为3.8GHz，非平衡端口和平衡端口的负载阻抗值分别为50Ω和100Ω的宽带巴伦
则根据设计方法，计算得到以下参数：
L1＝L3＝7.1499nH，L2＝3.5749nH，L4＝L5＝2.0941nH，C1＝C2＝0.8377pF，C3＝C5＝0.2453pF，C4＝0.4906pF。
由图3可见，按照设计方法，dBS(1,1)<-10dB时，频率范围为1.301-11.1GHz。
由图4可见，按照设计方法，|dBS(2,1)-dBS(3,1)|<1.5dB时，频率范围为2.117-6.821GHz。
由图5可见，按照设计方法，||phase(S(2,1))-phase(S(3,1))|-180°|<20°时，频率范围为2.381-6.065GHz。
综上所述：针对设计目标，使用本发明的方法设计的巴伦案例，工作频率范围为2.381-6.065GHz，相对带宽达87.2％，达到了宽带工作带宽的设计目标。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种巴伦电路，其特征在于，包括五个电感、五个电容、端口1、2和3以及参考地G，其中，端口1、2和3均为非平衡端口，端口1由端子1和端子1'构成；端口2由端子2和端子2'构成；端口3由端子3和端子3'构成；端子1'、2'和3'均与参考地G相连；同时，端子2和3又构成了平衡端口，平衡端口与外界的平衡系统电性能连接，端口1与外界的非平衡系统电性能连接；
端口1、端口2和端口3连接有电感L、电容C和参考地G构成的巴伦；
巴伦中电感L包括电感L1、电感L2、电感L3、电感L4和电感L5；
巴伦中电容C包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5；
电感L1的一端与端子1电性能连接，另一端与参考地G电性能连接；
电容C1的一端与端子1电性能连接，另一端与电容C2的一端电性能连接，电容C2的另一端与端子2电性能连接；
电感L2的一端与电容C1和电容C2的连接点电性能连接，另一端与参考地G电性能连接；
电感L3的一端与端子2电性能连接，另一端与参考地G电性能连接；
电容C3的一端与端子1电性能连接，另一端与参考地G电性能连接；
电感L4的一端与端子1电性能连接，另一端与电感L5的一端电性能连接，电感L5的另一端与端子3电性能连接；
电容C4的一端与电感L4和L5的连接点电性能连接，另一端与参考地G电性能连接；
电容C5的一端端子3的连接点电性能连接，另一端与参考地G电性能连接。
所述巴伦实际工作时，其外部负载阻抗Z包括平衡端口的平衡(差分)负载阻抗RB和非平衡端口的(单端)负载阻抗RUN，其中，RB和RUN的阻抗值RB和RUN均为实数；
平衡端口的平衡负载阻抗RB电性能连接于端子2和3；
非平衡端口负载阻抗RUN电性能连接于端子1和1'。
2.如权利要求1所述的一种巴伦电路，其特征在于，巴伦电路设计目标中心工作频率为f0，则ω0＝2×π×f0，电感值和电容值须满足以下关系：
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| CN202210613228.2A Pending CN115001432A (zh) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | 一种巴伦电路 |
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2022
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