CN1154229C - 平衡变换器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种平衡变换器线路，包含将平衡输入信号转变为不平衡信号的装置及改变阻抗的装置。平衡输入信号转变为不平衡输出信号的装置是一个λ/2波导管(30)。λ/2波导管(30)的第一侧与平衡变换器线路的第二端口(P2)连接，λ/2波导管(30)的第二侧与平衡变换器线路的第三端口(P3)连接。阻抗改变装置是一个λ/4波导管(40)，它的第一侧与λ/2波导管(30)的第二侧连接，第二侧与平衡变换电路的第一端口(P1)连接。
Description
发明领域
本发明涉及一种平衡变换器线路，它包含将平衡输入信号转变为不平衡输出信号的装置或将不平衡输入信号转变为平衡输出信号的装置，以及改变阻抗的装置。
背景技术描述
高频电信号常采用两种方式传送，即平衡和不平衡方式。平衡传输通常采用两个导体，两个导体中的电流总是反相的。而不平衡传输只用一个信号导体，信号(电流)通过地返回。平衡传输实际上是差分的，所以它对扰乱和干扰不像不平衡传输那样灵敏。
在无线电系统中平衡和不平衡传输常常混在一起。因此有必要以尽可能小的耗损使平衡信号变换为不平衡信号，或者相反，将不平衡信号转变为平衡信号。平衡变换器线路即用于这种目的。
平衡变换器线路的特性取决于高频电信号中奇偶模式的阻抗差和相位差。
一种典型的平衡变换器线路是所谓的马昌德(Marchand)平衡变换器线路。马昌德平衡变换器线路包含四个成对耦合的λ/4波导管。马昌德平衡变换器线路给出4∶1变换，这表示，加到该平衡变换器线路输入端的微分阻抗应比马昌德平衡变换器线路输出端要求的阻抗大四倍。
将一个匹配网络和实际的马昌德平衡变换器线路连接便可达到这一要求。在平衡变换器线路实际应用的大多数情况下，不平衡输出端的阻抗应为50Ω。在采用马昌德平衡变换器线路的情况下，该平衡变换器线路输入端的阻抗因此将通过所述匹配网络变换为200Ω。马昌德平衡器线路在应用中存在的一个问题是，利用该匹配网络进行的变换具有很窄的波段，并且对负载阻抗和匹配网络中各个组件的散射都灵敏。另一个问题是，这种匹配网络变换方式还会造成平衡变换器线路中输出功率的明显散射。
发明概述
本发明的一个目的是提供一种平衡变换器线路，这种线路将至少可以减轻上述问题。
这一目的可以根据本发明的主要观点，通过根据本发明的平衡变换器线路来达到。
本发明的平衡变换器线路具有的一个优点是，工作中容许存在某些变动而又不会过度减低平衡变换器线路的输出功率。
本发明的平衡变换器线路具有的另一个优点是，可以用一种简单的方式借助于最少的组件使线路的所有端口偏置。
本发明的平衡变换器线路具有的另一个优点是，它可以用比较紧凑的形式布置在衬底上面或者衬底里面。
以下将参照本发明的优选实施方案以及附图对本发明作较详细的描述。
附图简述
图1是根据本技术观点画出的平衡变换器线路的原理图。
图2展示出发明的平衡变换器线路的第一实施方案。
图3展示出发明的平衡变换器线路的第二实施方案。
图4展示出发明的平衡变换器线路的第三实施方案。
图5展示出发明的平衡变换器线路的第四实施方案。
优选实施方案描述
为了对本发明的特点有较好的了解，请先参看图1。图1是一种典型的马昌德平衡变换器线路，它包含一个匹配线路。
图1所示为一种平衡变换器线路1，它包含一个典型的马昌德平衡变换器线路和一个相关的匹配线路。这种典型的马昌德平衡变换器线路含有一个第一子线路10和一个第二子线路20。第一子线路含有上导体10U和下导体10L，以及夹在上述两个导体之间的电介质层。第一子线路中的上导体10U和下导体10L以给定的耦合常数按电容式和电感式连接。第一子线路10相当于或基本上相当于第一个λ/4波导管。与此类似，第二子线路20含有上导体20U和下导体20L，以及夹在上述两个导体之间的电介质层。第二子线路20中的上导体20U和下导体20L以给定的耦合常数按电容式和电感式连接。第二子线路相当于或至少基本上相当于第二个λ/4波导管。
输入端P1连接到第一子线路10的上导体10U的第一侧。上导体10U的第二侧通过一个连接导体15与第二子线路20的上导体20U的第一侧连接。第二子线路20的上导体20U的第二侧为开路。第一子线路10的下导体10L的第一侧与地连接。第一子线路10的下导体10L的第二侧通过第一线圈S2与第二子线路20的下导体20L的第一侧连接。第一输入端口P2通过第二线圈S1与第一线圈S2的第一侧连接。第二输入端口P3通过第三线圈S3与第一线圈S2的第二侧连接。第二子线路20的下导体20L的第二侧与地相接。在所画的实施方案中，匹配线路包含线圈S1，S2和S3。线圈的数值与加在输入端口P2和P3的负载假定值有关。在所画的实施方案中，假定这个负载的阻抗为普通电容性的，且线圈的电感优先将这种普通电容性阻抗变换为真的实阻抗或几乎真的实阻抗。如果想使输出端的真实阻抗为50Ω，则马昌德平衡变换器线路输入端的阻抗必须为200Ω，因为马昌德平衡变换器线路给出的变换是4∶1。
图2为发明的平衡变换器线路的第一实施方案1A。该平衡变换器线路1A包含一个λ/2波导管30。λ/2波导管30的第一侧与平衡变换器线路1A的第一输入端P2连接，λ/2波导管30的第二侧与平衡变换器线路1A的第二输入端P3连接。λ/4波导管40的第一侧与λ/2波导管30的第二侧连接，而其第二侧与平衡变换器线路的输出端P1连接。加到平衡变换器线路输入端P2和P3的平衡输入信号通过λ/2波导管30变换为不平衡信号。连接到这个平衡变换器线路两个输入端的阻抗被λ/4波导管40改变，从而将使这个平衡变换器线路的阻抗下游相对于连接到平衡变换器线路两个输入端的阻抗有所增大或减小。
图3是发明的平衡变换器线路的第二实施方案1B。该平衡变换器线路1B包含一个λ/2波导管30。λ/2波导管30的第一侧与通过第一线圈S10与平衡变换器线路A1的第一输入端P2连接，λ/2波导管30的第二侧通过第二线圈S20与平衡变换器线路1A的第二输入端P3连接。λ/4波导管40的第一侧与λ/2波导管30的第二侧连接，而其第二侧与该平衡变换器线路的输出端P1连接。加到平衡变换器线路输入端P2和P3的平衡输入信号通过λ/2波导管30变换为不平衡信号。接到这个平衡变换器线路输入端的负载阻抗被λ/4波导管40改变，从而将使这个平衡变换器线路的阻抗下游相对于该负载阻抗有所增大或减小。线圈S10和S20使加在这个平衡变换器线路输入端负载的普通电容性阻抗平衡，因而经过这个平衡器线路后，该阻抗将完全或基本上完全成为一个真实阻抗。
图4是发明的平衡变换器线路的第三实施方案1C。这种平衡变换器线路1C包含一个λ/2波导管30。λ/2波导管30的第一侧通过第一线圈S10与平衡变换器线路A1的第一输入端P2连接，λ/2波导管30的第二侧通过第二线圈S20与平衡变换器线路1A的第二输入端P3连接。第一个λ/4波导管40的第一侧与λ/2波导管30的第二侧连接，而其第二侧则通过第一电容器C3与平衡变换器线路的输出端P1连接。第二个λ/4波导管50的第一侧与λ/2波导管30的第一侧连接，而其第二侧则接到一个电压源Vcc和第二电容器C5的第一侧。第二电容器C5的第二侧与地连接。
加到这个平衡变换器线路输入端P2和P3的平衡输入信号通过λ/2波导管30变换为一个不平衡输入信号。连接在该平衡变换器线路两个输入端的负载阻抗被第一λ/4波导管40改变，因而经过该平衡变换器线路后的阻抗相对于所说的负载阻抗将或者增大，或者减小。电压源Vcc，第二电容器C5以及连接到λ/2波导管的第二个λ/4波导管50于对负载中的组件，例如，晶体三极管，起偏置作用。第二电容器C5数值的选择应使该电容器在输入信号的相关频率下产生共振，因而其射频工作方式对地是短路的。λ/4波导管50以射频方式旋转短路，从而出现射频方式开路。电容器C3使连接到平衡变换器线路输入端P1的器件对不希望有的直流电压产生绝缘和保护作用。
图5是发明的平衡变换器电路的第四实施方案1D。这种平衡变换器电路1D包含一个λ/2波导管30。λ/2波导管30的第一侧通过第三电容器C1连接到平衡变换器电路1A的第一输入端P2，而λ/2波导管30的第二侧通过第四电容器C2连接到平衡变换器电路1A的第二输入端P3。λ/4波导管40的第一侧与λ/2波导管30的第二侧连接，而其第二侧则与该平衡变换器线路的输出端P1连接。加到这个平衡变换器线路输入端P2和P3的平衡输入信号通过λ/2波导管30被变换通过一个不平衡输入信号。连接在该平衡变换器线路两个输入端的负载阻抗被第一个λ/4波导管40改变，因而经过该平衡变换器线路后的阻抗相对于该负载阻抗将会增大，或者减小。电容器C1和C2使连接到这个平衡变换器线路输入端的基本上为电感性的阻抗得到平衡，从而经过这种平衡变换器线路后该电感性的阻抗将成为真实的或基本真实的阻抗。
平衡变换器线路1A-1D优选实施方案中的λ/2波导管和λ/4波导管可以用金属制成，比如银合金、铜、钨或铝。
尽管上述平衡变换器线路1A-1D可以用于所有波长，但每一个λ/4波导管以及每一个λ/2波导管的长度都必须具有实际的可操作性。
线圈S10和S20至少有一个是可以调整的，电容器C1和C2至少有一个是可以调整的。
平衡变换器线路1A-1D可以是微波传输带型或带状传输线型。
在所叙述的平衡变换器线路中，为了在平衡变换器线路中得到不平衡输出信号而要向线路加上输入信号时，对输入和输出已经作出了定义。不平衡输入信号可以被变换为一个平衡输入信号，可是在这种情况下相对前面描述的情况而言，输入和输出将调换位置，这是可以理解的。
同样可以理解的是，这项发明并不局限于以上所描述和说明的实施方案，可以在所附的权利要求的范围内进行修改。
Claims (11)
1.一种平衡变换器线路，它包含将平衡输入信号转变为不平衡输出信号的装置或将不平衡输入信号转变为平衡输出信号的装置，以及改变阻抗的装置，其特征在于将平衡输入信号转变为不平衡输出信号或将不平衡输入信号转变为平衡输出信号的装置是一个λ/2波导管(30)，所说的λ/2波导管(30)的第一侧与平衡变换器线路的第二端口(P2)连接，λ/2波导管(30)的第二侧与平衡变换器线路的第三端口(P3)连接；阻抗的改变装置是一个λ/4波导管(40)，它的第一侧与λ/2波导管(30)的第二侧连接，第二侧与平衡变换电路的第一端口(P1)连接。
2.根据权利要求1的平衡变换器线路，其特征在于第三电容器(C1)布置在第二端口(P2)和λ/2波导管(30)的第一侧之间，以及第四电容器(C2)布置在第三端口(P3)和λ/2波导管(30)的第二侧之间，上述电容器(C1和C2)的安排，是为了把连接在该平衡变换器线路第二和第三端口(P2和P3)上的负载的电感性阻抗变换为该平衡变换器线路第一端口的真的实或基本真的实阻抗。
3.根据权利要求1的平衡变换器线路，其特征在于第一线圈(S10)布置在第二端口(P2)与λ/2波导管(30)的第一侧之间，以及第二线圈(S20)布置在第三端口(P3)和λ/2波导管(30)的第二侧之间，上述线圈(S10和S20)的配接，是为了把接在这个平衡变换器线路第二和第三端口(P2和P3)上的负载的电容性阻抗变换为该平衡变换器线路第一端口(P1)的真的实或基本真的实阻抗。
4.根据权利要求2的平衡变换器线路，其特征在于电容器(C1和C2)至少有一个是可以调整的。
5.根据权利要求3的平衡变换器线路，其特征在于线圈(S10和S20)至少有一个是可以调整的。
6.根据前面的任何一项权利要求的平衡变换器线路，其特征在于布置在该平衡变换器线路第一端口(P1)和λ/4波导管(40)第二侧之间的第一电容器(C3)。
7.根据权利要求1，3或5中的任何一项权利要求的平衡变换器线路，其特征在于利用连接到λ/2波导管(30)第一侧的装置，使布置在与该平衡变换器线路第二和第三端口(P2和P3)相连接负载上的组件偏置。
8.根据权利7要求的平衡变换器线路，其特征在于使布置在与该平衡变换器线路第二和第三端口(P2和P3)相连接负载上的组件偏置的所述装置是一个λ/4波导管(50)，该λ/4波导管的第一侧连接到λ/2波导管(30)的第一侧，λ/4波导管的第二侧与一个电压源(VCC)以及第二电容器(C5)的第一侧相连接，其中第二电容器(C5)的第二侧接地。
9.根据权利要求1-5中的任何一项权利要求的平衡变换器线路，其特征在于这种平衡变换器线路采用的带状传输线形式。
10.根据权利要求1-5中的任何一项权利要求的平衡变换器线路，其特征在于这种平衡变换器线路采用的微波传输带形式。
11.根据权利要求2-5中的任何一项权利要求的平衡变换器线路，其特征在于把平衡信号变换为不平衡信号的所述装置，和增大阻抗的所述装置以及线圈(S10和S20)或电容器(C1和C2)都布置在一个和相同衬底上。
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