了解RF及其轉型功能

平衡 - 不平衡變換器(平衡 - 不平衡收縮)是雙端口組件放置在源和負載之間時的差分，平衡RF功能塊必須連接到一個單端，接地參考之一。雖然它往往是在射頻討論“掩蓋”，因為它沒有明顯的值添加到RF信號鏈，此無源部件是在常見的情況下是必不可少的。

例如，在需要時，一個單端功率放大器(PA)被驅動的偶極天線元件(平衡負載)或鞭狀天線(單端)被供給差動前端放大器。你可能熟悉的大眾市場，用來連接屋頂，在空中300Ω偶極天線廣播電視到75Ω同軸電纜，然后連接到電視機本身的運行(低成本的平衡 - 不平衡一些較老的電視假定偶極天線被設置在電視機，所以只有一雙300Ω，平衡螺桿末端的輸入，在這種情況下，另一種平衡不平衡轉換器將需要使從同軸電纜相反轉變到電視機輸入)。

然而，需要平衡不平衡轉換器延伸超過電視和它們的天線：在最近幾年，射頻集成電路越來越多地使用他們的內部拓撲差動配置，因為這提供了改進的抗噪性和更好的整體射頻性能，而且在非常低的成本增由于集成電路的設計的性質。

轉換器是不是新的，甚至相對較新的組件。因為無線電話的初期，他們已經被用來解決單端/平衡的困境。現(xiàn)在，在便攜，手持設備和物聯(lián)網應用的增長意味著對微小的，相對低功率的不平衡變壓器的巨大需求。這些可以使用類似于用于帶通濾波器，定向耦合器，和SAW型振蕩器陶瓷為主制造構成。

平衡 - 不平衡參數(shù)，拓撲和施工

幾乎所有RF巴倫的設計是基于變壓器，該變壓器，具有諷刺意味的是，在電子工具包中最古老的組成部分之一。不同于傳統(tǒng)的變壓器，其用于到步驟電壓向上或向下 - 變壓器的歷史作用 - 變壓器狀巴倫代替用于拓撲轉化和常信號路徑隔離。平衡不平衡轉換器必須作為一個RF傳輸線，并通常需要更寬的帶寬和更好的信號 - 處理特性在帶寬比變壓器需要。

最明顯的方式來建立一個平衡不平衡轉換器是一個雙繞組變壓器為基礎的設計(圖1)，與一側接地，另一側的浮動(差分)。的平衡 - 不平衡不具有確定的“輸入”和“輸出”端口，但可用于任何一種方式;換言之，同樣的平衡 - 不平衡變換器元件可以用于單端至平衡轉換以及相反。

簡單的平衡 - 不平衡配置圖片

圖1：一個最簡單的不平衡變壓器的配置是使用射頻兼容的變壓器建成;在平衡側的中心抽頭是可選的，往往不需要的。

當平衡不平衡轉換器是使用變壓器狀繞組建成，它也可以提供電阻的源到負載阻抗匹配通過選擇合適的主/次級匝數(shù)比，使用公知的公式：

式(1)這允許單個組件有兩個作用，從而降低了成本，占用空間和BOM。

如變壓器，不平衡變壓器出現(xiàn)乍一看是簡單的組件，但在現(xiàn)實中也不是簡單的。不平衡轉換器具有重要的頂層RF參數(shù)包括頻率范圍，帶寬，插入損耗，幅度失衡，相位不平衡，線性度，失真，額定功率，尺寸和成本。 (這與無源元件的標準定義，所以沒有必要去通過他們在這里)。需要注意的是一些廠商指定的帶寬在-1 dB點，以及更常見-3 dB點;使用更嚴格的1 dB帶寬內的平衡不平衡轉換器，將導致更好的性能，降低的失真，和更好的線性。

盡管一個基本平衡不平衡變換器的簡單變壓器狀拓撲結構，許多其它的設計和配置是可能的，并在實踐中使用，通過操作參數(shù)的優(yōu)先級，頻率和帶寬，功率電平，可用的組件，和成本決定。注意，并非所有的應用都需要在除了接地/浮動變換電隔離;一些不平衡轉換器是用來提供了轉型，但不是孤立;一種堿性非孤立的在某種程度上類似于一個AC-線自耦變壓器(圖2)。

非隔離型平衡 - 不平衡的圖像

圖2：阿非隔離平衡 - 不平衡變換器可以使用單個繞組，帶有接地中心抽頭構建;原理圖是類似于用于調整交流電力線設置的自耦變壓器，但設計必須具有射頻指標。

與大多數(shù)的性能參數(shù)，有選擇巴倫時，必須作出權衡和折衷。對于如的IoT單元和單波段智能手機等設備，所需的工作頻率占有比較窄帶，標稱頻率通常只有百分之幾。這簡化了平衡不平衡轉換器的設計，并且允許在其他參數(shù)權衡更多的靈活性。然而，多頻段智能手機，它必須在分離的波段操作，有較大的不平衡變壓器的挑戰(zhàn)。該溶液有要么使用多個，頻帶特定不平衡變壓器，或一個寬帶平衡不平衡轉換器，這將有可能減少線性度和平整度橫跨感興趣的范圍，以及更高的插入損耗。

單個平衡 - 不平衡變換器，通常能夠滿足應用程序的多個設計標準，在很多情況下。然而，僅僅作為一個多級濾波器有時需要以代替簡單，單級濾波器的以平衡之間的設計目標的權衡和折衷，多個平衡不平衡轉換器可以在各種配置中使用。圖3示出了用于實現(xiàn)寬通帶的實現(xiàn)，而圖4示出了平衡不平衡變換器型變壓器被預補償，以克服幅度和相位不平衡問題。

ADI公司AD6645-80圖單不平衡變壓器

圖3：當單個平衡 - 不平衡變換器和簡單的結構不能滿足多種設計目標，兩個(或多個)可以在更復雜的配置中使用;這里，兩個是用作變壓器耦合的輸入為一個寬帶A / D轉換器。 (ADI公司提供)

ADI公司AD6645-80圖多不平衡變壓器配置

圖4：另一個多平衡不平衡轉換器配置，再次為一個寬帶A / D轉換器的輸入，使用一個補償-平衡 - 不平衡型變壓器串聯(lián)與另一個平衡不平衡轉換器。

額定功率對于許多應用也低，并耗散由于損耗不是問題。然而，平衡不平衡轉換器的規(guī)格，必須檢查的峰值功率的處理，以及平均能力，特別是當信號的占空比高時，傳輸大塊數(shù)據時作為與先進無線協(xié)議完成，例如。小線繞不平衡變壓器可用于處理這些稍高的功率電平與只相比陶瓷為主實現(xiàn)小幅增加足跡和高度。

巴倫的例子顯示了低功耗設計的多樣性

非平衡變壓器瓦成千上萬的量級功率處理收視率呈現(xiàn)嚴重的電流處理和散熱的問題。它們可以重軌線路，管道，或同軸電纜的建成;特別設計的射頻波導時使用的功率電平是在幾千千瓦，頻率是在一個多GHz范圍內。

低功耗應用有非常不同的物理情景。例如，MABA-007159-000000從M / A-COM是一個線繞1:1 RF傳輸線平衡轉換器/變壓器的操作從4.5至3000兆赫(圖5)。它可以處理高達250兆瓦或30毫安。盡管它的簡單示意圖(圖6)，它是高頻成分，因此必須通過RF參數(shù)包括插入損耗，輸入阻抗(古老的史密斯圓圖)，相位不平衡，和幅度不平衡(圖7)來表征。盡管它的非單片結構，它是一個具有小尺寸的約3.8×3.6毫米的表面安裝部件，并能與標準組件的處理的生產設備中使用。

M / A-COM MABA-007159-000000的圖像

圖5：M / A-COM MABA-007159-000000使用繞線組裝的方法來建立一個1：1的射頻傳輸線平衡 - 不平衡/變壓器，寬帶運營從4.5到3000兆赫。

在M / A-COM MABA-007159-000000示意圖

圖6：馬壩-007159-000000示意圖是由AC-線或小信號的變壓器沒有什么區(qū)別。

M/A-COM射頻性能圖圖片

圖7：盡管簡單的原理，M / A-COM提供了一組需要使用該寬帶不平衡變壓器設計射頻性能圖表。

其他應用程序使用集成的單片非平衡變壓器比如意法半導體BAL-CW1250D3，專為2400 MHz至2500 MHz的WLAN應用;它尺寸僅為1.2×1.2毫米，裝在一個5凸點倒裝芯片封裝。這50Ω輸入平衡不平衡變換器的明確意圖是匹配ST-愛立信RFIC CW1250，CW1150，在其系統(tǒng)結構CW1260收發(fā)器(圖8)，并使用集成無源器件技術在非導電性的玻璃基板制成。由于與M / A-COM的一部分，該供應商提供了一套完整的射頻規(guī)格，但在這里，他們是只為多，較窄的帶寬相比，寬帶M / A-COM設備(圖9)，該設備的目標。

意法半導體BAL-CW1250D3不平衡變壓器圖片

圖8：內置作為一個單片器件，窄帶意法半導體BAL-CW1250D3平衡不平衡轉換器被設計為一組特定的ST-Ericsson的收發(fā)器的BOM和接口的一部分。

意法半導體RF圖形圖像

圖9：同樣，供應商提供了一套全面的射頻圖表，涵蓋了插入損耗，差分和單端回波損耗，幅度和相位失衡，二次諧波失真。

摘要

接口差分RF電路的單端的人所面臨的挑戰(zhàn)已經與射頻(及其他)的設計界多年。平衡不平衡轉換器(平衡/非平衡)是一個簡單的外觀的被動組件，具有一個幾乎微不足道概略其中通過變換一個信號構成其他解決的挑戰(zhàn)，并能在兩個方向使用。一個基本平衡 - 不平衡是一個專門的RF變壓器的變型，并且有許多相似之處它;有些系統(tǒng)有沖突的規(guī)格，可滿足使用的幾種非平衡變壓器組合以及更復雜的拓撲結構和互連配置。