各類微波器件的巴倫設計

各類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 功率放大器中對稱差損將降低效率，對稱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°相移線產(chǎn)生需要的180°相移，這 就涉及到了λ/4 和λ/2。一個繞線變壓器將提供一個優(yōu)異的巴倫。從幾KHz到超過2GHz的小型繞線變壓器都可以買到。

繞線變壓器相對于印刷巴倫或者集總器件巴倫要貴很多，在實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(shù)集總器件和印刷巴倫并沒有中心引線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)上是一個電橋，稱為“格子形式”巴倫。電路中包含兩個電容兩個電感，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，滿足

設計LC巴倫時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巴倫提供平衡不平衡轉(zhuǎn)換

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

圖3 集總器件代替繞線變壓器實現(xiàn)平衡不平衡轉(zhuǎn)換

（2）傳輸線

傳輸線巴倫可以通過λ/4傳輸線實現(xiàn)或者圖4中所示的同軸線實現(xiàn)。
（a）1:1同軸巴倫

圖4 四分之一波長同軸線實現(xiàn)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 四分之一波長實現(xiàn)的同軸巴倫，實現(xiàn)1:4阻抗變換