SE513470C2 - Balunkrets - Google Patents

Description

513 470 I g _.Wš¿, Detta åstadkommes genom att ett anpassningsnät anordnas till den verkliga Marchand-balunen. I de flesta förekommande praktiska situationer då baluner används skall impedansen på en obalanserad utgång vara 50(2. Då nämnda Marchand-balun används skall alltså impedansen på ingången till balunen transformeras till 2OOQ genom nämnda anpassningsnät.

Vid användande av Marchand-balunen blir en transformation med hjälp av nämnda anpassningsnät väldigt smalbandigt och känsligt för spridning i såväl lastimpedans som i de enskilda komponenterna i anpassningsnätet vilket är ett problem. En sådan lösning ger dessutom mycket stor spridning i uteffekt från balunen vilket även det är ett problem.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en balunkrets vilken åtminstone reducerar ovan nämnda problem.

Enligt en första aspekt av föreliggande uppfinning uppnås detta ändamål genom en balunkrets enligt patentkrav 1.

En fördel med den uppfinningsenliga balunkretsen är att vissa variationer vid implementeringen kan tillåtas utan att för den skull reducera uteffekten från balunkretsen allt för mycket.

En annan fördel med den uppfinningsenliga balunkretsen är att den möjliggör en enkel biasering av balunens samtliga portar med ett minimum av erforderliga komponenter.

Ytterligare en fördel med den uppfinningsenliga balunkretsen är att den kan implementeras förhållandevis kompakt på eller i ett substrat. 237168; 99-07-08 513 470 Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av föredragna utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritningar.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 visar en principskiss av en balunkrets enligt teknikens ståndpunkt.

Figur 2 visar en första utföringsform av en uppfinningsenlig balunkrets.

Figur 3 visar en andra utföringsform av en uppfinningsenlig balunkrets.

Figur 4 'visar en tredje 'utföringsfornl av' en. uppfinningsenlig balunkrets.

Figur 5 visar' en fjärde utföringsfor¶1 av' en 'uppfinningsenlig balunkrets.

FÖREDRAGNA UTFöRINGsFommn För att erhålla en bättre förståelse för uppfinningens särdrag hänvisas först till figur l vilken visar en klassisk Marchand- balun innefattande en anpassningskrets.

I figur 1 visas en balunkrets l innefattande en klassisk Marchand-balun och en* tillhörande anpassningskrets. Den klassiska Marchand-balunen innefattar en första och en andra subkrets 10 respektive 20. Den första subkretsen 10 innefattar en övre ledare l0U, en undre ledare 10L och ett dielektriskt skikt anordnat mellan dessa ledare. Den övre ledaren 10U och den undre ledaren l0L i den första subkretsen 10 är kapacitivt och induktivt kopplade till varandra med en viss kopplingskonstant.

Den första subkretsen 10 eller i det motsvarar närmaste motsvarar en första Ä/4-vàgledare. Pà liknande sätt innefattar 23716b; 00-05-09 513 470 den andra subkretsen 20 en övre ledare 20U och en undre ledare 2OL och ett dielektriskt skikt anordnat mellan dessa ledare. Den övre ledaren 20U och den undre ledaren 2OL i den andra subkretsen 20 är kapacitivt och induktivt kopplade till varandra med en viss kopplingskonstant. Den andra subkretsen nntsvarar eller i det närmaste motsvarar en andra Ä/4-vägledare.

Till en första sida pá den övre ledaren l0U i den första subkretsen 10 är anordnat en ingång Pl. En andra sida pà den övre ledaren lOU i den första subkretsen 10 är anordnad till en första sida pà den övre ledaren 20U i den andra subkretsen 20 via en förbindningsledare 15. En andra sida pá den övre ledaren 20U i den andra subkretsen 20 är öppen. En första sida pà den undre ledaren 10L i den första subkretsen 10 är anordnad till jord. En andra sida pà den undre ledaren 10L i den första subkretsen 10 är anordnad till en första sida pà den undre ledaren 2OL i den andra subkretsen 20 via en första spole S2. En första ingàngsport P2 är anordnad till en första sida av' en första spole S2 via en andra spole S1. En andra ingàngsport P3 är anordnad till en andra sida av den första spolen S2 via en tredje spole S3. En andra sida pà den undre ledaren 2OL i den andra subkretsen 20 är anordnad till jord. Anpassningskretsen innefattar i detta utföringsexempel spolarna S1, S2 och S3.

Värdet pà spolarna är beroende av' vilket värde som en last antar, vilken. ansluts till ingàngsportarna P2 och P3. I den visade utföringsformen antas det att lastens impedans huvudsakligen är kapacitiv och att spolarnas induktans företrädesvis transformerar denna i huvudsak kapacvitiva impedans till att bli en helt eller en nära nog helt reell impedans. I det fall en rent reell impedans önskas pà utgången och denna skall vara 50§2 skall, genom att Marchand-balunen ger en 4:1 transformation, impedansen pà Marchand-balunens ingång vara ZOOQ. 23716b; 00-05-09 513 470 I figur 2 visas en första utföringsform av en uppfinningsenlig balunkrets 1A. Balunkretsen 1A innefattar en Ä/2-vågledare 30, där en första sida på Ä/2-vågledaren, 30 är anordnad till en första ingång P2 till balunkretsen 1A och där en andra sida på Ä/2-vågledaren 30 är anordnad till en andra ingång P3 till balunkretsen 1A. En Ä/4-vàgledare 40 är med en första sida anordnad till den andra sidan av Ä/2-vågledare 30 och med en andra sida anordnad till balunkretsens utgång Pl. En balanserad insignal som kopplas till ingångarna P2 och P3 till balunkretsen transformeras till en obalanserad signal genom Ä/2-vågledare 30.

En impedans ansluten till balunkretsens två ingångar ändras av Ä/4-vågledaren 40, så att en inpedans efter balunkretsen ökat eller minskat relativt nämnda impedans ansluten till balunkretsens ingångar.

I figur 3 visas en andra utföringsform av en uppfinningsenlig balunkrets 1B. Balunkretsen lB innefattar en Ä/2-vågledare 30, där en första sida pà Ä/Z-vàgledaren 30 är anordnad till en första ingång P2 till balunkretsen 1A via en första spole S10 och där en andra sida på Ä/2-vågledaren 30 är anordnad till en andra ingång P3 till balunkretsen 1A via en andra spole S20. En Ä/4-vågledare 40 är med en första sida anordnad till den andra sidan av Ä/2-vågledare 30 och med en andra sida anordnad till balunkretsens utgång P1. En balanserad insignal som kopplas till ingångarna. P2 och P3 till balunkretsen transformeras till en obalanserad signal genom Ä/2-vàgledare 30. En impedans hos en last ansluten till balunkretsens två ingångar ändras av' Ä/4- vågledaren 40 så att en impedans efter balunkretsen ökat eller minskat relativt nämnda lasts impedans. Spolarna S10 och S20 utjämnar en i huvudsak kapacitiv impedans hos den last som ansluts till balunkretsens så att nämnda ingångar, impedans efter balunkretsen är helt eller i det närmaste helt reell. 2371613; 00-05-09 513 470 I figur 4 visas en tredje utföringsform av en uppfinningsenlig balunkrets 1C. Balunkretsen lC innefattar en Ä/2-vàgledare 30, där en första sida på Ä/Z-vågledaren 30 är anordnad till en första ingång P2 till balunkretsen 1A via en första spole S10 och där en andra sida på X/2-vågledaren 30 är anordnad till en andra ingång P3 till balunkretsen 1A via en andra spole S20. En första Ä/4-vågledare 40 är med en första sida anordnad till den andra sidan av Ä/2-vàgledare 30 och med en andra sida anordnad till balunkretsens utgång Pl via en första kondensator C3. En andra Ä/4-vågledare 50 är med en första sida anordnad till den första sidan på Ä/2-vågledaren 30 och med en andra sida anordnad till en spänningskälla Vcc och en första sida på en andra kondensator C5. En andra sida på nämnda andra kondensator C5 är anordnad till jord.

En balanserad insignal som kopplas till ingångarna P2 och P3 till balunkretsen transformeras till en obalanserad signal genom X/2-vågledare 30. En lasts impedans ansluten till balunkretsens två ingångar ändras av den första X/4-vågledaren 40 så att en impedans efter balunkretsen ökat eller minskat relativt nämnda lasts impedans. Spänningskällan Vcc, den andra kondensatorn C5 och den andra Ä/4-vàgledaren 50 anordnad till den första sidan av Å/2-vågledaren fungerar som biasering av komponenter anordnade i lasten, exempelvis transistorer. Värdet på den andra kondensatorn, C5 väljs så att den är resonant vid en aktuell frekvens hos insignalen och på så sätt ter sig RF-mässigt som en kortslutning till jord. Ä/4-vågledaren 50 vrider en RF-mässigt kortslutning till att se ut att vara RF-mässigt öppen.

Kondensatorn C3 isolerar/skyddar en anordning ansluten till balunkretsens utgång Pl från en oönskad likspänning. 237168; 99-07-08 513 470.

I figur 5 visas en fjärde utföringsform av en uppfinningsenlig balunkrets lD. Balunkretsen 1D innefattar en Ä/2-vågledare 30, där en första sida på Ä/2-vågledaren 30 är anordnad till en första ingång P2 till balunkretsen 1A via en tredje kondensator Cl och där en andra sida på Ä/2-vågledaren 30 är anordnad till en andra ingång P3 till balunkretsen 1A via en fjärde kondensator C2. En Å/4-vågledare 40 är med en första sida anordnad till den andra sidan av ÅJ2-vågledare 30 andra sida anordnad till balunkretsens utgång Pl. En balanserad insignal som kopplas till ingångarna P2 och P3 till balunkretsen transformeras till en obalanserad signal genom. Ä/2-vågledaren . En impedans hos en last ansluten till balunkretsens tvà ingångar ändras av Ä/4-vågledaren 40 så att en impedans efter balunkretsen ökat eller minskat relativt nämnda lasts impedans.

Kondensatorerna Cl och C2 utjämnar en i huvudsak induktiv impedans hos den last som ansluts till balunkretsens ingångar så att nämnda induktiva impedans efter balunkretsen är helt eller i det närmaste helt reell. Ä/2-vågledaren och Ä/4-vågledarna i föreliggande utföringsexempel av balunkretsarna 1A-lD kan vara tillverkade av någon metall, exempelvis någon silverlegering, koppar, wolfram eller aluminium.

Föreliggande balunkretsar 1A-lD fungerar för alla våglängder, men rent praktiskt måste längden på varje Ä/4-vågledare och varje Ä/2-vågledaren vara en hanterbar längd.

Minst en av spolarna S10 och S20 kan vara trimbara. Minst en av kondesnatorerna Cl och C2 kan vara trimbara.

Balunkretsarna 1A-1D kan vara av typen mikrostrip eller stripline. 237163; 99-07-08 513 470.

I beskrivningen har använts ingång och utgång till balunkretsen för att på så sätt definiera var någonstans den balanserad insignalen skall kopplas för att genom nämnda balunkrets erhålla den obalanserad utsignalen. Motsvarande gäller naturligtvis då en obalanserad insignal skall transformeras till en balanserad utsignal, med den skillnaden att ingångarna och utgångarna byter plats jämfört med det fall som nämnts ovan.

Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till de ovan beskrivna och de på ritningarna visade utföringsformerna, utan ramen för de bifogade kan modifieras inom patentkraven. 237168; 99-07-08

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 513 470 PATENTKRAV En balunkrets innefattande medel för att transformera en balanserad insignal till en obalanserad utsignal eller en obalanserad insignal till en balanserad utsignal och medel för att ändra en impedans, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda medel för att transformera den balanserade insignalen till den obalanserade utsignalen eller den obalanserade insignalen till den balanserade utsignalen är en Ä/2-vàgledare (30), där en första sida pà nämnda Ä/2-vägledare (30) är' anordnad till en andra. port (P2) till balunkretsen och där en andra sida pà nämnda Ä/2- vàgledare (30) är anordnad till en tredje port (P3) till balunkretsen, att nämnda medel för att ändra impedansen är en Ä/4-vägledare (40) som med en första sida är anordnad till den andra sidan på Ä/2-vàgledaren (30) och med en andra sida till balunkretsens första port (P1). En balunkrets enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d av att en tredje kondensator (Cl) är anordnad mellan den andra porten (P2) och den första sidan pà Ä/2-vägledaren (30) och en fjärde kondensator (C2) är anordnad nællan den tredje porten (P3) och den andra sidan pä Ä/2-vàgledaren (30), vilka kondensatorer (Cl och, C2) är anordnade att transformera en induktiv impedans hos en last ansluten till balunkretsens andra och tredje port (P2 och P3) till en helt eller i det närmaste helt reell impedans pä balunkretsens första port (Pl). En balunkrets enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d av att en första spole (S10) är anordnad mellan den andra porten (P2) och den första 237l6b; 00-05-09 10 15 20 25 513 470 10 sidan pá Ä/2-vàgledaren (30) och en andra spole (S20) är anordnad mellan den tredje porten (P3) och den andra sidan på Ä/2-vàgledaren (30), vilka spolar (S10 och S20) är anordnade att transformera en kapacitiv impedans hos en last ansluten till balunkretsens andra och tredje port (P2 och P3) till en helt eller i det närmaste helt reell impedans pà balunkretsens första port (Pl). En balunkrets enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d av att minst en av kondensatorerna (Cl och C2) är trimbara. En balunkrets enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d av att minst en av spolarna (S10 och S20) är trimbara. En balunkrets enligt något av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att mellan balunkretsens första port (Pl) och den andra sidan av Ä/4-vàgledaren (40) finns anordnat en första kondensator (C3). En balunkrets enligt något av patentkraven 1, 3 eller 5, k ä n n e t e c k n a d av att till den första sidan pà Ä/2-vàgledaren (30) finns anordnat medel för att biasera komponenter anordnade i lasten ansluten till balunkretsens andra och tredje port (P2 och P3). En balunkrets enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda medel för att biasera komponenter anordnade i nämnda last ansluten till balunkretsens andra och tredje port (P2 och P3) är en Ä/4-vàgledare (50), som med en första sida är anordnad till den första sidan pà Ä/2-vàgledaren (30) och med en andra sida är anordnad till en spänningskälla (VCC) och 237l6b; 00-05-09 10 15 lO. ll. 515 470 ll en första sida på en andra kondensator (C5), vilken kondensators (C5) andra sida är anordnad till jord. En balunkrets enligt något av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e C k n a d av att balunkretsen är implementerad i striplineform. En balunkrets enligt nàgot av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att balunkretsen är implementerad i mikrostripform. En balunkrets enligt något av' patentkraven 2-10, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda medel för att transformera den balanserade signalen till den obalanserade signalen och nämnda medel för att öka impedansen samt spolarna (S10 och S20) eller kondensatorerna (Cl och C2) är anordnade på ett och samma substrat. 2371613; 00-05-09