CN203150681U

CN203150681U - 一种带中心抽头供直流偏置的玛春德巴伦

Info

Publication number: CN203150681U
Application number: CN 201220697515
Authority: CN
Inventors: 徐雷钧; 潘天红; 白雪; 赵不贿
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2022-12-17

Abstract

本实用新型设计了一种带中心抽头供直流偏置的玛春德巴伦，具体包括原边、两个副边和去耦电容三个部分，原边使用双层金属印制电路板的底层金属层，一端为输入，另一端开路，两个副边使用双层金属印制电路板的顶层金属层，副边金属线宽与原边一致，与原边处于同一垂直面上，构成宽边耦合线。两个副边均有一端为输出，而非输出端的一端接在一起构成中心抽头，并分别与电容1和电容2相连，电容1和电容2的另一端接地。该玛春德巴伦还可以采用多层印制电路板或集成电路制造工艺制作。本实用新型与传统的玛春德巴伦相比，不仅有效节省尺寸，而且为电路提供直流偏置通路，简化了电路设计。

Description

一种带中心抽头供直流偏置的玛春德巴伦

技术领域

本发明属于信息技术领域。

背景技术

目前差分结构因其能有效的抑制谐波和降低噪声，被广泛的应用在微波及毫米波对称电路的设计中。无源巴伦（balun）作为一种不平衡转平衡（单端转差分）的器件，是差分电路中的重要组成部分。无源巴伦（balun）的类型主要分为变压器巴伦（balun）、玛春德巴伦（Marchand balun）和传输线巴伦（balun），其中前两种应用较为普遍。

在差分结构的微波放大器电路中，为减小电路尺寸，通常使用变压器作为带中心抽头的巴伦（balun），变压器巴伦（balun）可通过其二次侧的中心抽头为电路中的有源器件提供直流偏置。与变压器巴伦（balun）相比，玛春德巴伦（Machand balun）具有更宽的带宽，但玛春德巴伦（Marchand balun）由于平面结构要做中心抽头必须通过其他层的金属桥接才行，而这样做势必会降低巴伦（balun）性能。目前报道的各种玛春德巴伦（Marchand balun）均无中心抽头。

发明内容

本发明的目的在于设计一种带中心抽头的玛春德巴伦（Marchand balun），该微波无源器件基于印制电路板或微电子集成电路制造工艺。与传统的玛春德巴伦（Marchand balun）相比，该玛春德巴伦（Marchand balun）应用于带差分结构的微波毫米波电路（如微波功率放大器，低噪声放大器，混频器）中，同时具有将单端信号转变为差分信号和提供直流偏置的功能，并且减小了尺寸。

具体的技术方案为：设计的带中心抽头的玛春德巴伦（Marchand balun）包括原边、两个副边和去耦电容四个部分。原边金属走线一端为输入，另一端开路。两个副边金属线宽与原边一致，与原边处于同一垂直面上，构成宽边耦合线，副边1和副边2的一端分别为输出1和输出2，另一端连接在一起构成中心抽头，并分别与电容1和电容2相连，电容1和电容2的另一端接地。如图1所示。

基于多层印制电路板或集成电路制造工艺，设计的带中心抽头的玛春德巴伦（Marchand balun）使用其中的两层金属，金属层之间的间距由工艺决定。由于原边走线和副边走线分别使用不同的层金属，使得原边与副边之间形成上下垂直的宽边耦合关系，而非位于同一平面的侧边耦合，其结构如图1所示。

该带中心抽头的玛春德巴伦（Marchand balun）可折叠成矩形，不仅能减小尺寸，而且形成对称结构的版图，其周长理论上可估计为输入信号波长的1/2，但是因为受介质材料的影响，具体金属线的宽度和长度可使用专用的仿真软件：Agilent公司的ADS仿真优化后获得。该带中心抽头的玛春德巴伦（Marchand balun）还可折叠成八角形、圆弧形。如图3、图4所示。

有益效果：与传统的玛春德巴伦（Marchand balun）相比，本发明具有以下优点：

1.小型化，因为采用了垂直宽边耦合结构及将巴伦（balun）折叠的方式，可以有效的节省尺寸。

2.具有中心抽头，可为电路提供直流偏置通路，从而简化了电路设计。

附图说明

图1为带中心抽头的玛春德巴伦（Marchand balun）三维结构图。

图2 为带中心抽头的玛春德巴伦（Marchand balun）折叠成矩形的平面图。

图3为带中心抽头的玛春德巴伦（Marchand balun）折叠成八角形的平面图。

图4为带中心抽头的玛春德巴伦（Marchand balun）折叠成圆弧形的平面图。

图5 为双层印制电路板材料剖面。

图6 为集成电路晶元剖面。

图7 为四层印制电路板材料剖面。

具体实施方式

实施例一：

以双层金属印制电路板（PCB）制造工艺为例，印制电路板的剖面图如图5所示。本发明所提出的带中心抽头的玛春德巴伦（Marchand balun）实现过程如下：原边使用PCB的金属层2，副边使用PCB的金属层1，原边金属线折为四方型，终端开路，另一端为信号输入，副边金属线宽与原边一致，与原边处于同一垂直面上，构成宽边耦合线，副边1和副边2的一端分别为输出1和输出2，另一端连接在一起构成中心抽头，并分别与电容1和电容2相连，电容1和电容2的另一端接地。如图2所示。玛春德巴伦（Marchand balun）金属线的物理尺寸全部由Agilent公司的ADS软件进行计算和仿真优化后获得。

实施例二：

以CMOS 0.18 μm 7层金属集成电路工艺为例，实现集成电路晶元的剖面图如图6所示。本发明所提出的带中心抽头的玛春德巴伦（Marchand balun）实现过程如下：原边使用金属层M6实现，副边使用顶层金属层M7实现，原边金属线折为四方型，终端开路，另一端为信号输入，副边金属线宽与原边一致，与原边处于同一垂直面上，构成宽边耦合线，副边1和副边2的一端分别为输出1和输出2，另一端连接在一起构成中心抽头，并分别与电容1和电容2相连，电容1和电容2的另一端接地。如图1所示。玛春德巴伦（Marchand balun）金属线的物理尺寸全部由Agilent公司的ADS软件进行计算和仿真优化后获得。当然原边副边也可以选其他金属层，对选择金属层之间的位置关系无要求。多层印制电路板工艺也是同理。

实施例三：

以4层金属印制电路板（PCB）制造工艺为例，印制电路板的剖面图如图7所示。本发明所提出的带中心抽头的玛春德巴伦（Marchand balun）实现过程如下：原边和副边可使用PCB的任意2层金属层实现，原边金属线折为四方型，终端开路，另一端为信号输入，副边金属线宽与原边一致，与原边处于同一垂直面上，构成宽边耦合线，副边1和副边2的一端分别为输出1和输出2，另一端连接在一起构成中心抽头，并分别与电容1和电容2相连，电容1和电容2的另一端接地。如图2所示。玛春德巴伦（Marchand balun）金属线的物理尺寸全部由Agilent公司的ADS软件进行计算和仿真优化后获得。

Claims

1.一种带中心抽头供直流偏置的玛春德巴伦，包括原边、两个副边和去耦电容三个部分，原边金属走线一端为输入，另一端开路，两个副边金属走线的一端为输出端，其特征在于：原边使用双层金属印制电路板的底层金属层，副边使用双层金属印制电路板的顶层金属层，副边金属线宽与原边一致，与原边处于同一垂直面上，构成宽边耦合线，两个副边非输出端的一端接在一起构成中心抽头，并分别与电容1和电容2相连，电容1和电容2的另一端接地。

2.如权利要求1所述的一种带中心抽头供直流偏置的玛春德巴伦，其特征在于：该玛春德巴伦采用多层印制电路板或集成电路制造工艺。

3.如权利要求2所述的一种带中心抽头供直流偏置的玛春德巴伦，其特征在于：在多层印制电路板和集成电路制造工艺中，原边和副边任选金属层。

4.如权利要求1或2所述的一种带中心抽头供直流偏置的玛春德巴伦，其特征在于：玛春德巴伦折叠成矩形、八角形、圆弧形。