一种混合马尔昌/回波巴伦，包括：具有第一主部和第一副部的第一对耦合部分；具有第二主部和第二副部的第二对耦合部分；互连第一和第二主部的第一电抗以及互连第一和第二副部的第二电抗；电抗之一在高频下开路并在低频下短路，另一电抗在高频下短路并在低频下开路，用于选择性地提供低频马尔昌/高频回波功能和高频马尔昌/低频回波功能；以及一种使用该混合马尔昌/回波巴伦的双平衡混频器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种混合马尔昌(Marchand) /回波巴伦(balun)并且进一步涉及一种使用这样的混合巴伦的双平衡混频器。
技术介绍
单端转差分(或单端转平衡)信号转换电路(巴伦)已经在多种射频(RF)、微波和毫米频率的应用中被广泛使用。在先前关于巴伦的设计工作中已经提出了多种方法和拓扑结构来满足不同的应用需求。N. Marchand于1944年在Electronics第17卷第142-145 1 ^ ! ' Transmission line conversion Transformers，，中介绍白勺马尔昌(Marchand) balun已经成为最常见的巴伦拓扑结构之一，用于提供低损耗和频带宽的差分信号。第 6292070号美国专利中介绍了一种可选的拓扑结构，并且经常被称为回波巴伦。两种拓扑机构均可利用分布元件或集总元件实现。并且在两种巴伦方案中，巴伦包括用于分布式拓扑结构的第一对和第二对耦合传输线路部分或用于集总元件式拓扑结构的一对耦合变压器部分。分布式拓扑结构与其对应的集总元件式解决方案相比通常提供了更好的带宽性能，但代价是电路面积大，这就对应于更高的制造成本。关于对上述两种巴伦拓扑结构使用集总元件方案来减小尺寸已有若干公开文献Gavela 2004年在!Proceedings of the European Microwave Conference 第 373-376 页中的A small size LTCC balun for wireless applications ；第 6、819、199 号美国专利等。现有技术中已知有多种形式的巴伦。参见Gavela于2004年在!Proceedings of the European Microwave Conference 第 373-376 页发表的A small size LTCC balun for wireless applications” ；第 6、819、199 号美国专利；Lin 于 2007 年 10 月在 IEEE Microwave and wireless components letters 第 17 卷第 10 期发表的An Ultra-broadband Doubly Balanced Monolithic Ring Mixers for Ku_to Ka-band Applications，，；Trifunovic 于 1994 年 8 月在 IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 第 42 卷第 8 期发表的Review of Printed 马尔昌 and Double Y Baluns Characteristics and Application，，；Chen 于 2006 年在 Microwave Symposium Digest、 IEEE MTT-S International 的第 1571-1574 页发表的”Novel Broadband Planar Balun Using Multiple Coupled Lines，，；以及授予 Padilla 的第 6、683、510B1 号美国专利，授予 Erb的第7、250、828 B2号美国专利，授予^feng的第7、068、122 B2号美国专利，授予Gill 的第6、275、689 Bl号美国专利和授予Bouny的第5、061、910号美国专利。通过引用将所有这些文献并入本文。马尔昌巴伦的差分输出支路通过第二对耦合部分接地，而回波巴伦的差分输出在第二对耦合部分则不接地。因此，在需要将差分端口 DC接地时，优选的是马尔昌巴伦方案， 而在需要对差分输出端口进行非零DC偏压时，优选的就是回波巴伦方案。另外，因为制造限度和寄生效应限制了两种巴伦方案的带宽性能，所以两种巴伦拓扑结构具有其自身的最优操作频带。针对每一种具体应用和可利用的制造工艺要求，经常要根据对DC偏压和带宽性能的权衡而在马尔昌和回波巴伦之间做出选择。另外，具有紧密宽边耦合的分布式带状线巴伦经常被用于改善带宽。但是这些带状线巴伦需要具有严格控制的三维轮廓的多个金属层，对于绝大多数平面和半导体集成电路制造工艺来说，这会带来更大的制造难度和更高的成本。单端转平衡电路(巴伦)理论上是双向的，也就是说，输入可以是单端输入并且能够被转化为差分或平衡输出，或者输入可以是平衡或差分输入而输出是单端输出。
技术实现思路
根据本专利技术在至少一个实施例中的不同应用，本专利技术提出了一种用于巴伦的解决方案，其提供了多倍频带宽并且能够利用常见的半导体和其他的平面制造工艺以紧凑的电路尺寸实现。对于某些应用，本专利技术可以提供仅使用马尔昌型巴伦或回波型巴伦无法获得的期望DC阻断和偏压特征。本专利技术提供了用于混频器和其他应用的具有平衡振幅和相位的多倍频带宽，其中单端转差分的转换对整体电路性能来说是关键。在本文给出的混频器示例中，使用提出的巴伦拓扑结构的双平衡混频器表现为3分贝转换损耗的覆盖了 4. 5 观.5GHz的MGHz带宽。本专利技术可以用分布式耦合线路或集总元件实现。两种可选方式在绝大多数半导体和其他的平面制造工艺中均可轻易制成。集总元件方法需要的空间最小并且针对射频和微波频率应用给出了具有最紧凑电路图的解决方案。在常规的马尔昌巴伦中，差分输出通过接地耦合线路接地，而在回波巴伦中，差分输出与地面DC隔离。因此，马尔昌巴伦对于需要将差分输出端口 DC接地的设计方案来说是优选的，而回波巴伦对于需要将差分输出端口 DC阻断的设计方案来说是优选的。在本专利技术中，我们能够获得回波巴伦的RF性能并且享受马尔昌巴伦的DC接地特征，或者实现马尔昌巴伦的RF性能并且享受回波巴伦的DC阻断特征。本专利技术部分源于实现了能够在各种应用中获得一种改进的混合马尔昌/回波巴伦，包括具有第一主部和第一副部的第一对耦合部分；具有第二主部和第二副部的第二对耦合部分，还有互连第一和第二主部的第一电抗以及互连第一和第二副部的第二电抗；由此使电抗之一在高频下开路并在低频下短路，使另一电抗在高频下短路并在低频下开路， 用于选择性地提供低频马尔昌/高频回波功能和高频马尔昌/低频回波功能。但是，本主题专利技术在其他的实施例中无需实现所有的这些目标并且其权利要求不应被限制为能够实现这些目标的结构和方法。本专利技术介绍了一种混合马尔昌/回波巴伦，包括具有第一主部和第一副部的第一对耦合部分以及具有第二主部和第二副部的第二对耦合部分。还有互连第一和第二主部的第一电抗以及互连第一和第二副部的第二电抗。电抗之一在高频下开路并在低频下短路， 另一电抗在高频下短路并在低频下开路，用于选择性地提供低频马尔昌/高频回波功能和高频马尔昌/低频回波功能。在一个优选实施例中，第一电抗可以是感性电抗，第二电抗可以是容性电抗，并且巴伦可以在低频下用作马尔昌巴伦并在高频下用作回波巴伦。第一电抗可以是容性电抗， 第二电抗可以是感性电抗，并且巴伦可以在高频下用作马尔昌巴伦并在低频下用作回波巴伦。在第一和第二主部与地面之间可以连接有接地容性电抗。接地容性电抗可以包括从感性电抗的每一端接地的第一和第二电容以及从第二主部的自由端接地的第三电容本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.03.12 US 12/381,4651.一种混合马尔昌/回波巴伦，包括具有第一主部和第一副部的第一对耦合部分；具有第二主部和第二副部的第二对耦合部分；互连所述第一和第二主部的第一电抗以及互连所述第一和第二副部的第二电抗；所述电抗之一在高频下开路并在低频下短路，另一电抗在高频下短路并在低频下开路，用于选择性地提供低频马尔昌/高频回波功能和高频马尔昌/低频回波功能。2.如权利要求1所述的混合马尔昌/回波巴伦，其中所述第一电抗是感性电抗，所述第二电抗是容性电抗，并且所述巴伦在低频下用作马尔昌巴伦并在高频下用作回波巴伦。3.如权利要求1所述的混合马尔昌/回波巴伦，其中所述第一电抗是容性电抗，所述第二电抗是感性电抗，并且所述巴伦在高频下用作马尔昌巴伦并在低频下用作回波巴伦。4.如权利要求2所述的混合马尔昌/回波巴伦，进一步包括连接在所述第一和第二主部与地之间的接地容性电抗。5.如权利要求4所述的混合马尔昌/回波巴伦，其中所述接地容性电抗包括从所述感性电抗的每一端接地的第一和第二电容以及从所述第二主部的自由端接地的第三电容，并且所述第一主部的自由端被连接至巴伦的单端口。6.如权利要求2所述的混合马尔昌/回波巴伦，进一步包括从所述第一和第二副部接地的接地感性电抗。7.如权利要求6所述的混合马尔昌/回波巴伦，其中所述接地感性电抗包括从每一个副部的一端接地的第一和第二电感，所述副部的另一端是平衡巴伦端口。8.如权利要求3所述的混合马尔昌/回波巴伦，进一步包括连接在所述第一和第二主部与地之间的接地感性电抗。9.如权利要求8所述的混合马尔昌/回波巴伦，其中所述接地感性电抗包括从所述容性电抗的每一端接地的第一和第二电感以及从所述第二主部的所述自由端接地的第三电感，并且所述第一主部的所述自由端被连接至巴伦的单端口。10.如权利要求3所述的混合马尔昌/回波巴伦，进一步包括从所述第一和第二副部接地的接地容性电抗。11.如权利要求10所述的混合马尔昌/回波巴伦，其中所述接地容性电抗包括从每一个副部的一端接地的第一和第二电容，所述副部的另一端是平衡巴伦端口。12.如权利要求1所述的混合马尔昌/回波巴伦，其中所述巴伦是分布式巴伦并且所述耦合部分是传输线部分。13.如权利要求1所述的混合马尔昌/回波巴伦，其中所述巴伦是集总式巴伦并且所述耦合部分是变压器部分。14.如权利要求1所述的混合马尔昌/回波巴伦，其中所述第一和第二电抗之一是容性电抗并且另一个是感性电抗，而且它们分别由耦合部分中的寄生电容和寄生电感实现。15.如权利要求4所述的混合马尔昌/回波巴伦，其中所述接地容性电抗由耦合部分中的寄生...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜鑫，
申请(专利权)人：赫梯特微波公司，
类型：发明
国别省市：
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