平衡 – 不平衡改换器(平衡 – 不平衡缩短)是双端口组件放置在源和负载之间时的差分,平衡RF功能块有必要衔接到一个单端,接地参阅之一。虽然它往往是在射频评论“掩盖”,因为它没有显着的值添加到RF信号链,此无源部件是在常见的情况下是必不可少的。
例如,在需求时,一个单端功率放大器(PA)被驱动的偶极天线元件(平衡负载)或鞭状天线(单端)被供应差动前端放大器。你或许了解的群众商场,用来衔接房顶,在空中300Ω偶极天线广播电视到75Ω同轴电缆,然后衔接到电视机自身的运转(低本钱的平衡 – 不平衡一些较老的电视假定偶极天线被设置在电视机,所以只要一双300Ω,平衡螺杆结尾的输入,在这种情况下,另一种平衡不平衡转化器将需求使从同轴电缆相反转变到电视机输入)。
但是,需求平衡不平衡转化器延伸超越电视和它们的天线:在最近几年,射频集成电路越来越多地运用他们的内部拓扑差动装备,因为这供给了改善的抗噪性和更好的全体射频功能,而且在十分低的本钱增因为集成电路的规划的性质。
转化器是不是新的,乃至相对较新的组件。因为无线电话的初期,他们现已被用来处理单端/平衡的窘境。现在,在便携,手持设备和物联网运用的添加意味着对细小的,相对低功率的不平衡变压器的巨大需求。这些能够运用类似于用于带通滤波器,定向耦合器,和SAW型振荡器陶瓷为主制作构成。
平衡 – 不平衡参数,拓扑和施工
简直一切RF巴伦的规划是根据变压器,该变压器,具有挖苦意味的是,在电子工具包中最陈旧的组成部分之一。不同于传统的变压器,其用于到过程电压向上或向下 – 变压器的历史效果 – 变压器状巴伦替代用于拓扑转化和常信号途径阻隔。平衡不平衡转化器有必要作为一个RF传输线,并一般需求更宽的带宽和更好的信号 – 处理特性在带宽比变压器需求。
最显着的方法来树立一个平衡不平衡转化器是一个双绕组变压器为根底的规划(图1),与一侧接地,另一侧的起浮(差分)。的平衡 – 不平衡不具有确认的“输入”和“输出”端口,但可用于任何一种方法;换言之,相同的平衡 – 不平衡改换器元件能够用于单端至平衡转化以及相反。
简略的平衡 – 不平衡装备图片
图1:一个最简略的不平衡变压器的装备是运用射频兼容的变压器建成;在平衡侧的中心抽头是可选的,往往不需求的。
当平衡不平衡转化器是运用变压器状绕组建成,它也能够供给电阻的源到负载阻抗匹配经过挑选适宜的主/次级匝数比,运用公知的公式:
式(1)这答应单个组件有两个效果,然后下降了本钱,占用空间和BOM。
如变压器,不平衡变压器出现乍一看是简略的组件,但在实际中也不是简略的。不平衡转化器具有重要的顶层RF参数包含频率规模,带宽,插入损耗,起伏失衡,相位不平衡,线性度,失真,额定功率,尺度和本钱。 (这与无源元件的规范界说,所以没有必要去经过他们在这儿)。需求留意的是一些厂商指定的带宽在-1 dB点,以及更常见-3 dB点;运用更严厉的1 dB带宽内的平衡不平衡转化器,将导致更好的功能,下降的失真,和更好的线性。
虽然一个根本平衡不平衡改换器的简略变压器状拓扑结构,许多其它的规划和装备是或许的,并在实践中运用,经过操作参数的优先级,频率和带宽,功率电平,可用的组件,和本钱决议。留意,并非一切的运用都需求在除了接地/起浮改换电阻隔;一些不平衡转化器是用来供给了转型,但不是孤立;一种碱性非孤立的在某种程度上类似于一个AC-线自耦变压器(图2)。
非阻隔型平衡 – 不平衡的图画
图2:阿非阻隔平衡 – 不平衡改换器能够运用单个绕组,带有接地中心抽头构建;原理图是类似于用于调整沟通电力线设置的自耦变压器,但规划有必要具有射频方针。
与大多数的功能参数,有挑选巴伦时,有必要作出权衡和折衷。关于如的IoT单元和单波段智能手机等设备,所需的作业频率占有比较窄带,标称频率一般只要百分之几。这简化了平衡不平衡转化器的规划,而且答应在其他参数权衡更多的灵活性。但是,多频段智能手机,它有必要在别离的波段操作,有较大的不平衡变压器的应战。该溶液有要么运用多个,频带特定不平衡变压器,或一个宽带平衡不平衡转化器,这将有或许削减线性度和平整度横跨感兴趣的规模,以及更高的插入损耗。
单个平衡 – 不平衡改换器,一般能够满意运用程序的多个规划规范,在许多情况下。但是,只是作为一个多级滤波器有时需求以替代简略,单级滤波器的以平衡之间的规划方针的权衡和折衷,多个平衡不平衡转化器能够在各种装备中运用。图3示出了用于完结宽通带的完结,而图4示出了平衡不平衡改换器型变压器被预补偿,以战胜起伏和相位不平衡问题。
ADI公司AD6645-80图单不平衡变压器
图3:当单个平衡 – 不平衡改换器和简略的结构不能满意多种规划方针,两个(或多个)能够在更杂乱的装备中运用;这儿,两个是用作变压器耦合的输入为一个宽带A / D转化器。 (ADI公司供给)
ADI公司AD6645-80图多不平衡变压器装备
图4:另一个多平衡不平衡转化器装备,再次为一个宽带A / D转化器的输入,运用一个补偿-平衡 – 不平衡型变压器串联与另一个平衡不平衡转化器。
额定功率关于许多运用也低,并耗散因为损耗不是问题。但是,平衡不平衡转化器的规范,有必要查看的峰值功率的处理,以及均匀才能,特别是当信号的占空比高时,传输大块数据时作为与先进无线协议完结,例如。小线绕不平衡变压器可用于处理这些稍高的功率电平与只比较陶瓷为主完结小幅添加脚印和高度。
巴伦的比如显现了低功耗规划的多样性
非平衡变压器瓦不计其数的量级功率处理收视率出现严峻的电流处理和散热的问题。它们能够重轨线路,管道,或同轴电缆的建成;特别规划的射频波导时运用的功率电平是在几千千瓦,频率是在一个多GHz规模内。
低功耗运用有十分不同的物理情形。例如,MABA-007159-000000从M / A-COM是一个线绕1:1 RF传输线平衡转化器/变压器的操作从4.5至3000兆赫(图5)。它能够处理高达250兆瓦或30毫安。虽然它的简略示目的(图6),它是高频成分,因而有必要经过RF参数包含插入损耗,输入阻抗(陈旧的史密斯圆图),相位不平衡,和起伏不平衡(图7)来表征。虽然它的非单片结构,它是一个具有小尺度的约3.8×3.6毫米的外表装置部件,并能与规范组件的处理的出产设备中运用。
M / A-COM MABA-007159-000000的图画
图5:M / A-COM MABA-007159-000000运用绕线拼装的方法来树立一个1:1的射频传输线平衡 – 不平衡/变压器,宽带运营从4.5到3000兆赫。
在M / A-COM MABA-007159-000000示目的
图6:马坝-007159-000000示目的是由AC-线或小信号的变压器没有什么区别。
M/A-COM射频功能图图片
图7:虽然简略的原理,M / A-COM供给了一组需求运用该宽带不平衡变压器规划射频功能图表。
其他运用程序运用集成的单片非平衡变压器比满意法半导体BAL-CW1250D3,专为2400 MHz至2500 MHz的WLAN运用;它尺度仅为1.2×1.2毫米,装在一个5凸点倒装芯片封装。这50Ω输入平衡不平衡改换器的清晰目的是匹配ST-爱立信RFIC CW1250,CW1150,在其体系结构CW1260收发器(图8),并运用集成无源器材技能在非导电性的玻璃基板制成。因为与M / A-COM的一部分,该供货商供给了一套完好的射频规范,但在这儿,他们是只为多,较窄的带宽比较,宽带M / A-COM设备(图9),该设备的方针。
意法半导体BAL-CW1250D3不平衡变压器图片
图8:内置作为一个单片器材,窄带意法半导体BAL-CW1250D3平衡不平衡转化器被规划为一组特定的ST-Ericsson的收发器的BOM和接口的一部分。
意法半导体RF图形图画
图9:相同,供货商供给了一套全面的射频图表,涵盖了插入损耗,差分和单端回波损耗,起伏和相位失衡,二次谐波失真。
摘要
接口差分RF电路的单端的人所面对的应战现已与射频(及其他)的规划界多年。平衡不平衡转化器(平衡/非平衡)是一个简略的外观的被迫组件,具有一个简直微乎其微概略其间经过改换一个信号构成其他处理的应战,并能在两个方向运用。一个根本平衡 – 不平衡是一个专门的RF变压器的变型,而且有许多相似之处它;有些体系有抵触的规范,可满意运用的几种非平衡变压器组合以及更杂乱的拓扑结构和互连装备。