CN1284267C - 平衡－不平衡转换电路与层状平衡－不平衡转换器 - Google Patents
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Abstract
一种平衡-不平衡转换电路包括四分之一波长或更小的第一到第四带状线。第一带状线具有与平衡端连接的末端，而第三带状线具有与不平衡端连接的末端。连接到平衡端的第一带状线的末端相对于连接到不平衡端的第三带状线的末端，从而第一和第三带状线电磁耦合以定义耦合器。第二带状线具有与平衡端连接的末端，而第四带状线具有与开放端连接的末端。连接平衡端的第二带状线的末端相对于连接到开放端的第四带状线的末端，从而第二和第四带状线电磁耦合以定义耦合器。
Description
技术领域
本发明涉及平衡-不平衡转换(平衡不平衡变换器(balun))电路和层状平衡-不平衡转换器。
背景技术
通常，已知具有在诸如微波频率的高频中使用的滤波器的商用平衡不平衡变换器和变压器平衡不平衡变换器。在日本未审查的特许公开No.9260145中描述了商用平衡不平衡变换器。
图8示出具有带状线2到5的这种类型的平衡不平衡变换器电路1。带状线2电连接于平衡端6和接地端G之间，而带状线3电连接于平衡端7和接地端G之间。带状线4和5电串联在不平衡端8和开放端(open terminal)9之间。带状线2和4彼此相对，其中连接到平衡端6的带状线2的第一末端2a与连接到不平衡端8的带状线4的第一末端4a沿对角线相对，且相对的带状线2和4电磁耦合。带状线3和带状线5也彼此相对，其中连接到平衡端7的带状线3的第一末端3a与连接到开放端9的带状线5的第一末端5a沿对角线相对，且相对的带状线3和5电磁耦合。
在窄带平衡不平衡变换器电路中，图8中由虚线表示的电容器C1到C4分别电连接于接地端G与平衡端6和7、不平衡端8和开放端9之间。
图9示出另一个已知的平衡不平衡变换器电路11，它具有4个LC并联谐振电路12到15。图9中，平衡不平衡变换器电路11包括谐振电容器C1到C4、谐振线圈L1到L4、耦合电容器Cs1到Cs6、平衡端16和17、不平衡端18、开放端19以及接地端G。
但是图8和9中示出的平衡不平衡变换器电路1和11具有一些问题。
图8所示的平衡不平衡变换器电路1具有传输频带附近的衰减特性和用于抑制寄生信号的衰减特性，诸如第二和第三谐波抑制，但是衰减量是有限的。因此，另外需要诸如低通滤波器或带通滤波器的外部滤波器用于传输频带附近的衰减特性和寄生信号抑制功能。这增加了电路的尺寸、电路元件的数量和插入损耗。
图9所示的平衡不平衡变换器电路11具有LC并联谐振电路12到15，因此需要大量的元件，从而导致插入损耗的增加。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的较佳实施例提供了一种紧凑的平衡-不平衡转换电路和层状平衡-不平衡转换器，具有用于寄生信号抑制的高衰减特性和传输频带附近的高衰减特性。
根据本发明较佳实施例的平衡-不平衡转换电路包括具有第一末端和第二末端的第一带状线，所述第二末端与接地电连接；具有第一末端和第二末端的第二带状线，所述第二末端与接地电连接；与第一带状线的第一末端电连接的第一平衡端；电连接于第一平衡端和接地之间的第一电容器；与第二带状线的第一末端电连接的第二平衡端；电连接于第二平衡端和接地之间的第二电容器；具有第一末端和第二末端的第三带状线；具有第一末端和第二末端的第四带状线，所述第二末端与第三带状线的第二末端电连接，与第三带状线的第一末端电连接的不平衡端；电连接于不平衡端和接地之间的第三电容器；和电连接在第四带状线的第一末端和接地之间的第四电容器，其中第一带状线的第一末端和第二末端分别相对于第三带状线的第一末端和第二末端，从而第一带状线和第三带状线电磁耦合，而第二带状线的第一末端和第二末端分别相对于第四带状线的第一末端和第二末端，从而第二带状线和第四带状线电磁耦合。
例如，在层状平衡-不平衡转换器中，通过绝缘层将第一、第二、第三和第四带状线与第一、第二、第三和第四电容器分层以便定义分层，而第一和第二平衡端、不平衡端、接地端和开放端被置于该层状体上。
采用这种结构，可靠地消除和最小化诸如第二和第三谐波的寄生信号，从而实现所需的衰减特性。
第一平衡端可以与第一陷波电路电连接而第二平衡端可以与第二陷波电路电连接，由此实现传输频带附近较好的衰减特性。例如，每个第一和第二陷波电路可以包括LC并联谐振电路。
每个第一平衡端和第二平衡端都可以与用于调节LC并联谐振电路阻抗的虚部的装置电连接，以易于阻抗的调节。例如，这种装置可以是带状线(线圈)。
此外，根据本发明的较佳实施例，在层状平衡-不平衡转换器中，第一和第二带状线可以设置在同一层上且第三和第四带状线可以设置在同一层上，且第一和第二带状线通过绝缘层面向第三和第四带状线。因此，可以降低平衡-不平衡转换器的厚度。
此外，根据本发明的较佳实施例，分层较佳地包括与第一平衡端电连接的第一陷波电路和与第二平衡端电连接的第二陷波电路。每个第一陷波电路和第二陷波电路都包括具有线圈的LC并联谐振电路。在层状体的分层方向上，第一和第二电容器置于第一、第二、第三和第四带状线与第一和第二陷波电路的线圈之间。采用这种结构，占据同一绝缘层大部分的第一和第二电容器的电容器电极阻止第一、第二、第三和第四带状线与第一和第二陷波电路之间的磁耦合。因此，可以减小平衡-不平衡转换器的尺寸而不使插入损耗和衰减特性劣化。
因此，根据本发明的较佳实施例，第一带状线的第一末端和第二末端分别相对于第三带状线的第一末端和第二末端，从而第一带状线和第三带状线电磁耦合，而第二带状线的第一末端和第二末端分别相对于第四带状线的第一末端和第二末端，从而第二带状线和第四带状线电磁耦合。第一到第四电容器分别电连接在接地与第一平衡端、第二平衡端、不平衡端和开放端之间。这允许诸如第二和第三谐波抑制的寄生信号抑制，从而实现具有较好的寄生信号抑制的平衡-不平衡转换电路或层状平衡-不平衡转换器。第一陷波电路和第二陷波电路分别与第一平衡端和第二平衡端电连接，由此实现传输频带附近的所需衰减特性。
由以下较佳实施例的详细描述并参考附图将使本发明的其它特点、元素、特征和优点变得更加明显。
附图说明
图1是根据本发明第一较佳实施例的平衡不平衡变换器电路的电路图；
图2是图1所示平衡不平衡变换器电路的传输(S21)特性和输入反射(S11)特性的图表；
图3是根据包括陷波电路的本发明第二较佳实施例的平衡不平衡变换器电路的电路图；
图4是图3所示平衡不平衡变换器电路的传输(S21)特性和输入反射(S11)特性的图表；
图5是根据包括用于调节阻抗虚部的装置的本发明第三较佳实施例的平衡不平衡变换器电路的电路图；
图6是根据本发明较佳实施例的层状平衡不平衡变换器转换器的分解透视图；
图7是图6所示层状平衡不平衡变换器转换器的外部透视图；
图8是相关技术的平衡不平衡变换器电路的电路图；以及
图9是相关技术的另一个平衡不平衡变换器电路的电路图。
具体实施方式
现在将参考附图描述根据本发明较佳实施例的平衡-不平衡转换电路和层状平衡-不平衡转换器。
第一较佳实施例
将参考图1和2描述根据本发明第一较佳实施例的平衡不平衡变换器电路21。如图1所示，平衡不平衡变换器电路21包括四分之一波长或更小的带状线22、23、24和25。带状线22、23、24和25分别具有第一末端22a、23a、24a和25a，以及第二末端22b、23b、24b和25b。带状线22的第一末端22a与平衡端26电连接，而其第二末端22b与接地端G电连接。带状线23的第一末端23a与平衡端27电连接，而其第二末端23b与接地端G电连接。带状线24的第一末端24a与不平衡端28电连接，而其第二末端24b与带状线25的第二末端25b电连接。带状线25的第一末端25a与开放端29电连接。
连接到平衡端26的带状线22的第一末端22a面向连接到不平衡端28的带状线24的第一末端24a，而连接到接地端G的带状线22的第二末端面向连接到带状线25的带状线24的第二末端24b，从而带状线22和24电磁耦合以定义耦合器。
连接到平衡端27的带状线23的第一末端23a面向连接到开放端29的带状线25的第一末端25a，而连接到接地端G的带状线23的第二末端23b面向连接到带状线24的带状线25的第二末端25b，从而带状线23和25电磁耦合以便定义耦合器。
电容器C1到C4分别电连接在接地端G与平衡端26和27、不平衡端28以及开放端29之间。
当平衡不平衡变换器电路21用于平衡-不平衡信号转换器时，从不平衡端28输入的不平衡信号传播通过带状线24和带状线25。由于带状线24与带状线22电耦合而带状线25与带状线23电耦合，不平衡信号被转换成平衡信号，且所产生的平衡信号从平衡端26和27输出。
从平衡端26和27输入的平衡信号受与前述操作相比相反的操作，从而将平衡信号转换成不平衡信号。所产生的不平衡信号从不平衡端28输出。
图2是平衡不平衡变换器电路21的传输(S21)特性和输入反射(S11)特性的图表，如分别由实线S21和S11所表示的。为了比较，图2还示出图8所示的平衡不平衡变换器电路1的传输(S21’)特性和输入反射(S11’)特性，如分别由虚线S21’和S11’所表示的。从图2可以清楚地看出，平衡不平衡变换器电路21抑制第二和第三谐波，并具有用于寄生信号抑制的高衰减特性。
第二较佳实施例
将参考图3和4描述根据本发明第二较佳实施例的平衡不平衡变换器电路41。图3所示的平衡不平衡变换器电路41不同于图1所示的平衡不平衡变换器电路21，其中的陷波电路44电连接于平衡端26和带状线22之间而陷波电路45电连接于平衡端27和带状线23之间。陷波电路44是具有电容器C5和线圈(带状线)42的LC并联谐振电路。陷波电路45较佳地是具有电容器C6和线圈(带状线)43的LC并联谐振电路。
图4是示出平衡不平衡变换器电路41的传输(S21)特性和输入反射(S11)特性的图表，如由实线S21和S11所分别表示的。为了比较，图4还示出图1所示的平衡不平衡变换器电路21的传输(S21’)特性和输入反射(S11’)特性，如分别由虚线S21’和S11’所表示的。从图4中可以清楚地看出，平衡不平衡变换器电路41进一步抑制了第二和第三谐波，并增加了传输频带附近的衰减量，由此实现高衰减特性。
第三较佳实施例
现在参考图5到7描述根据本发明第三较佳实施例的平衡不平衡变换器电路51。图5所示的平衡不平衡变换器电路51不同于图3所示的平衡不平衡变换器电路41，其中的线圈(带状线)52电连接在平衡端26和陷波电路44之间而线圈(带状线)53电连接在平衡端27和陷波电路45之间以便分别调整陷波电路44和45的阻抗的虚部。这些线圈允许陷波电路44和45的方便的阻抗调节。特别是，线圈52和53的线路长度越长以增加电感，阻抗的虚部越高；线圈52和53的线路长度越短以降低电感，阻抗的虚部越低。
图6是包含图5所示的平衡不平衡变换器电路51的层状平衡不平衡变换器转换器51A的分解透视图。平衡不平衡变换器转换器51A包括绝缘片78，其表面上设置了接地电极54和55；绝缘片78，其表面上设置了线圈42、43、52和53；绝缘片78，其表面上设置了布线电极56到59；绝缘片78，其表面上设置了接地电极60和61以及电容器电极62和63；绝缘片78，其表面上设置了电容器电极64和65；绝缘片78，其表面上设置了接地电极66和67以及电容器电极68和69；绝缘片78，其表面上设置了四分之一波长或更小的带状线22和23；绝缘片78，其表面上设置了四分之一波长或更小的带状线24和25；绝缘片78，其表面上设置了电容器电极70和71；保护绝缘片78，其表面上没有设置电极，等等。
每个绝缘片78都较佳地通过将绝缘陶瓷粉末和粘合剂或其它合适的材料混合并将混合物形成片而制成。带状线22到25、线圈42、43、52和53、电容器电极62和63等较佳地由诸如Ag、Ag-Pd和Cu或其它合适的材料制成，并通过诸如溅射、气相沉积或印刷之类的方法或其它合适的工艺制成。
带状线22和23分别设置在同一绝缘片78的右部分和左半部分上。带状线22的第一末端暴露于绝缘片78的右侧上，而带状线23的第一末端暴露于绝缘片78的左侧上。将带状线22和23的第二末端结合并暴露于绝缘片78远侧上的中间处。
带状线24和25分别设置在同一绝缘片78的右半部分和左半部分上。带状线24和25的第一末端分别暴露于绝缘片78远侧的右部分和左部分上。带状线24和25的第二末端在绝缘片78的中间彼此电连接。带状线24与带状线22相对，并有片78置于其间。因此，带状线22和24电磁耦合从而定义耦合器。带状线25与带状线23相对，并有片78置于其间。因此，带状线23和25电磁耦合以定义耦合器。
排列接地电极54和55以便分别占据同一绝缘片78的右半部分和左半部分中的大部分。接地电极54具有3个引出线部分，一个暴露于片78前侧的右边、一个暴露于右侧的中间偏右而另一个暴露于远侧上。接地电极55也有三个引出线部分，一个暴露于片78的前侧的左边、一个暴露于左侧的中间偏左而另一个暴露于远侧上。
电容器电极70和71分别设置在同一绝缘片78的右边和左边部分上。电容器电极70和71具有引出线部分，它们分别暴露于片78的远侧的右边和左边。电容器电极70相对于接地电极54，并有片78置于其间，由此定义电容器C3。电容器电极71相对于接地电极55，并有片78置于其间，由此定义电容器C4。
电容器电极62和63分别设置在同一片78的右边和左边部分上。电容器电极68和69分别设置在同一片78的右边和左边部分上。电容器电极62和接地电极60的电极末端以及电容器电极68和接地电极66的电极末端定义电容器C1。电容器电极63和接地电极61的电极末端以及电容器电极69和接地电极67的电极末端定义电容器C2。
电容器电极64相对于电容器电极62和68，并有片78置于其间，由此定义电容器C5。电容器电极65相对于电容器电极63和69，并有片78置于其间，由此定义电容器C6。
具有螺旋形状的每个线圈42和43较佳地分别置于同一绝缘片78的右边部分和左边部分上。线圈42的末端暴露于片78的右侧。线圈42的另一末端通过片78上形成的布线电极56和通孔75与线圈52和电容器电极64的末端电连接。线圈42和电容器C5定义LC并联谐振电路(陷波电路)44。线圈43的一末端暴露于片78的左侧上。线圈43的另一末端通过通孔75和布线电极57与线圈53和电容器电极65的一末端电连接。线圈43和电容器C6定义LC并联谐振电路(陷波电路)45。
螺旋线圈52的另一个末端通过通孔75和布线电极58延伸到片78前侧的中间偏右。螺旋线圈53的另一个末端通过通孔75和布线电极59延伸到片78前侧的中间偏左。
将片78层压并整体烧制以形成图7所示的层状体80。平衡端26和27以及接地端G交替地排列在层状体80的前表面上。不平衡端28和开放端29排列在层状体80的远侧上并使接地端G置于其间。内层连接端81和接地端G置于层状体80的右侧表面上，而内层连接端82和接地端G置于层状体80的左侧表面上。
平衡端26和27分别与布线电极58和59电连接。不平衡端28与带状线24的末端和电容器电极70电连接，而开放端29与带状线25的末端和电容器电极71电连接。内层连接端81与线圈42的末端、电容器电极62和68以及带状线22的末端电连接。内层连接端82与线圈43的末端、电容器电极63和69以及带状线23的末端电连接。接地端G与接地电极54、55、60、61、66和67以及带状线22和23的结合末端电连接。
在具有上述结构的分层平衡不平衡变换器转换器51A中，带状线22和23设置在同一绝缘片78上，而带状线24和25设置在同一绝缘片78上，由此减少了层状平衡不平衡变换器转换器51A的厚度。通常，带状线22到25与陷波电路44和45之间的磁耦合会使插入损耗和衰减特性变差。因此，在本发明的第三较佳实施例中，在具有带状线22和23的层与具有定义陷波电路44和45的线圈42和43的层之间，设置了面积较大的电容器电极62到65、68和69以及接地电极60、61、66和67。电容器电极62到65、68和69以及接地电极60、61、66和67使带状线22和23与线圈42和43之间的磁耦合最小，由此减小带状线22和23与线圈42和43之间的距离。因此，可以减小平衡不平衡变换器转换器51A的尺寸而不使插入损耗和衰减特性变差。
其它较佳实施例
本发明不限于第一到第三实施例，且可以进行各种修改而不背离本发明的精神和范围。特别是，带状线22到25可以是任意形状，并可以是线形、螺旋或曲折的。带状线22到25不必被设计成具有四分之一波长或更小。
在第一到第三实施例中，具有带状线等的绝缘片被层压和整体烧制。但是，本发明不限于此。片可以先进行烧制。根据本发明的层状平衡不平衡变换器转换器可以通过以下方法制作：通过诸如印刷的技术涂覆绝缘糊以形成绝缘层；将导电糊涂覆到绝缘层的表面以形成任意形状的带状线或电极；在带状线等上涂覆绝缘糊，并通过以这种顺序重叠起来的各涂层而实现具有分层结构的平衡不平衡变换器转换器。
本发明不限于每个上述较佳实施例，且各种修改都可能在权利要求书所描述的范围内。通过适当地组合在每个不同较佳实施例中所揭示的技术特点而获得的实施例包括在本发明的技术范围内。
Claims (16)
1.一种平衡-不平衡转换电路，其特征在于，包括：
第一带状线，具有第一末端和第二末端，所述第一带状线的第二末端和接地电连接；
第二带状线，具有第一末端和第二末端，所述第二带状线的第二末端和接地电连接；
第一平衡端，与所述第一带状线的第一末端电连接；
第一电容器，电连接于所述平衡端和所述接地之间；
第二平衡端，与所述第二带状线的第一末端电连接；
第二电容器，电连接于所述第二平衡端和接地之间；
第三带状线，具有第一末端和第二末端；
第四带状线，具有第一末端和第二末端，所述第四带状线的第二末端与所述第三带状线的第二末端电连接；
不平衡端，与所述第三带状线的第一末端电连接；
第三电容器，电连接于所述不平衡端和接地之间；以及
第四电容器，电连接于所述第四带状线的第一末端和接地之间；其中
所述第一带状线的第一末端和第二末端分别与所述第三带状线的第一末端和第二末端相对，从而使第一带状线与第三带状线电磁耦合，而所述第二带状线的第一末端和第二末端分别与所述第四带状线的第一末端和第二末端相对，从而所述第二带状线与所述第四带状线电磁耦合。
2.如权利要求1所述的平衡-不平衡转换电路，其特征在于，所述第一平衡端与第一陷波电路电连接，而所述第二平衡端与第二陷波电路电连接。
3.如权利要求2所述的平衡-不平衡转换电路，其特征在于，第一陷波电路和第二陷波电路各自包括LC并联谐振电路，而第一平衡端和第二平衡端各自与用于调节LC并联谐振电路的阻抗虚部的装置电连接。
4.如权利要求1所述的平衡-不平衡转换电路，其特征在于，第一、第二、第三和第四带状线具有四分之一波长或小于四分之一波长的长度。
5.如权利要求1所述的平衡-不平衡转换电路，其特征在于，所述第一和第三带状线电磁耦合以形成耦合器。
6.如权利要求1所述的平衡-不平衡转换电路，其特征在于，所述第二和第四带状线电磁耦合以形成耦合器。
7.如权利要求1所述的平衡-不平衡转换电路，其特征在于，第一线圈电连接于所述第一平衡端与所述第一陷波电路之间，而第二线圈电连接于所述第二平衡端与所述第二陷波电路之间。
8.如权利要求3所述的平衡-不平衡转换电路，其特征在于，用于调节LC并联谐振电路的阻抗虚部的装置包括一线圈。
9.一种层状平衡-不平衡转换器，其特征在于，包括：
第一、第二、第三和第四带状线，各自具有第一和第二末端；
第一、第二、第三和第四电容器；
第一、第二、第三和第四带状线与第一、第二、第三和第四电容器沿分层方向经由绝缘层被分层以形成层状体；以及
第一和第二平衡端、不平衡端、接地端和开放端，它们被设置在所述层状体上；其中
所述第一带状线的第一末端与所述第一平衡端电连接，所述第二带状线的第一末端与第二平衡端电连接，而所述第一带状线的第二末端和所述第二带状线的第二末端与接地端电连接；
所述第三带状线的第一末端与所述不平衡端电连接，所述第四带状线的第一末端与开放端电连接，而所述第三带状线的第二末端与所述第四带状线的第二末端电连接；
所述第一电容器电连接在所述第一平衡端和所述接地端之间，所述第二电容器电连接在所述第二平衡端和所述接地端之间，所述第三电容器电连接在所述不平衡端和所述接地端之间，而所述第四电容器电连接在所述开放端和所述接地端之间；以及
所述第一带状线的第一末端和第二末端分别与所述第三带状线的第一末端和第二末端相对，从而第一带状线和第三带状线电磁耦合，而所述第二带状线的第一末端和第二末端分别与所述第四带状线的第一末端和第二末端相对，从而第二带状线和第四带状线电磁耦合。
10.如权利要求9所述的层状平衡-不平衡转换器，其特征在于，所述第一和第二带状线设置于同一绝缘层上，而所述第三和第四带状线设置在同一绝缘层上，所述第一带状线通过绝缘层与所述第三带状线相对，而所述第二带状线通过绝缘层与所述第四带状线相对。
11.如权利要求9所述的层状平衡-不平衡转换器，其特征在于，所述层状体包括与第一平衡端电连接的第一陷波电路，和与第二平衡端电连接的第二陷波电路，第一陷波电路和第二陷波电路各自包括具有线圈的LC并联谐振电路，而在层状体的分层方向上第一和第二电容器设置在第一、第二、第三和第四带状线与第一和第二陷波电路的线圈之间。
12.如权利要求11所述的层状平衡-不平衡转换器，其特征在于，第一平衡端和第二平衡端各自与用于调节LC并联谐振电路的阻抗虚部的装置电连接。
13.如权利要求9所述的层状平衡-不平衡转换器，其特征在于，第一、第二、第三和第四带状线具有四分之一波长或小于四分之一波长的长度。
14.如权利要求9所述的层状平衡-不平衡转换器，其特征在于，第一和第三带状线电磁耦合以形成耦合器。
15.如权利要求9所述的层状平衡-不平衡转换器，其特征在于，第二和第四带状线电磁耦合以形成耦合器。
16.如权利要求11所述的层状平衡-不平衡转换器，其特征在于，第一线圈电连接在第一平衡端和第一陷波电路之间，而第二线圈电连接在第二平衡端和第二陷波电路之间。
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