各類(lèi)微波器件的巴倫設計

各類(lèi)微波器件的巴倫設計

在混頻器，push-pull放大器設計中，常常用巴倫連接平衡電路和不平衡電路。巴倫設計要求有精準的180°相移，有最小的差損以及相等平衡的阻抗。在 功率放大器中對稱(chēng)差損將降低效率，對稱(chēng)平衡端口必須和地之間有良好的隔離以消除寄生震蕩。巴倫的基本結構包含兩條90°相移線(xiàn)產(chǎn)生需要的180°相移，這 就涉及到了λ/4 和λ/2。一個(gè)繞線(xiàn)變壓器將提供一個(gè)優(yōu)異的巴倫。從幾KHz到超過(guò)2GHz的小型繞線(xiàn)變壓器都可以買(mǎi)到。

繞線(xiàn)變壓器相對于印刷巴倫或者集總器件巴倫要貴很多，在實(shí)際混頻器設計中后兩種巴倫形式也更為適合。值得注意的是大多數集總器件和印刷巴倫并沒(méi)有中心引線(xiàn)的地這種情況在混頻器設計中要考慮到。

（1）L-C巴倫
LC巴倫設計本質(zhì)上是一個(gè)電橋，稱(chēng)為“格子形式”巴倫。電路中包含兩個(gè)電容兩個(gè)電感，分別產(chǎn)生± 90°相移。下面圖1中是LC巴倫的電路示意圖。

圖1 LC集總器件巴倫電路原理圖

在工作頻率時(shí)，滿(mǎn)足

設計LC巴倫時(shí)要確保工作頻率遠遠低于電容電感的自身諧振頻率，并考慮貼片電容。上述電路主要用在推挽放大器的輸出端，推挽功放提供平衡信號我們希望變成不平衡的信號輸出。通常還用到螺旋繞線(xiàn)形式的巴倫，在圖2中給出。

圖2 用于推挽式功法輸出端的繞線(xiàn)巴倫提供平衡不平衡轉換

然而，用之前表述的集總器件巴倫實(shí)現芯片級的繞線(xiàn)巴倫更為方便，如圖3所示。

圖3 集總器件代替繞線(xiàn)變壓器實(shí)現平衡不平衡轉換

（2）傳輸線(xiàn)

傳輸線(xiàn)巴倫可以通過(guò)λ/4傳輸線(xiàn)實(shí)現或者圖4中所示的同軸線(xiàn)實(shí)現。
（a）1:1同軸巴倫

圖4 四分之一波長(cháng)同軸線(xiàn)實(shí)現的同軸巴倫，1:1阻抗傳輸

如果需要阻抗變換為1:4，可以用圖5中所示巴倫形式
（b）1:4同軸巴倫

圖5 四分之一波長(cháng)實(shí)現的同軸巴倫，實(shí)現1:4阻抗變換