專利名稱：平衡-不平衡變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變壓器領(lǐng)域，特別是涉及一種平衡-不平衡變壓器。
背景技術(shù)：
平衡-不平衡變壓器在電路中能夠?qū)崿F(xiàn)不平衡信號(hào)和平衡信號(hào)之間的變換，具體地，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)單獨(dú)的、不平衡的信號(hào)和兩個(gè)獨(dú)立的幅度相等的、180度異相的平衡信號(hào)之間的變換。這種平衡-不平衡變壓器可以通過耦合線的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，其中，用于接收不平衡信號(hào)的輸入線通過電磁耦合將不平衡信號(hào)耦合到兩個(gè)單獨(dú)的輸出線。例如，在申請?zhí)枮?01110332261. X的中國專利文獻(xiàn)中，公開了一種平衡-不平衡 變壓器系統(tǒng)及方法。該平衡-不平衡變壓器由包含主線圈與第一次級(jí)線圈的第一變壓器及包含主線圈與第二次級(jí)線圈的第二變壓器，其中，第一次級(jí)線圈和第二次級(jí)線圈連接到接地層，該接地層具有槽口線。盡管現(xiàn)有的各類平衡-不平衡變壓器，包括Marchand平衡-不平衡變壓器，均能實(shí)現(xiàn)不平衡信號(hào)和平衡信號(hào)之間的變換，但是，該些平衡-不平衡變壓器的兩個(gè)次級(jí)線均有一端需要通過通孔短路到地，由此會(huì)帶來以下許多的問題，尤其是應(yīng)用在毫米波或以上的高頻頻段首先，這樣的短路方式將會(huì)從地引入額外的噪聲，尤其是在大規(guī)模的集成電路中，地線寄生了許多的雜波，額外的噪聲對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)產(chǎn)生很大的影響；其次，相對(duì)于工藝上的其他步驟，通孔制備的一致性一直都相對(duì)不佳，由此產(chǎn)生的偏差將會(huì)影響電路的一致性，尤其是高頻電路的一致性；第三，由于電流通路將耦合線接地，損耗也會(huì)相應(yīng)的增大；第四，通孔工藝的引入增加了電路的成本，減小了電路的成品率。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種插入損耗和噪聲小的平衡-不平衡變壓器。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種平衡-不平衡變壓器，其至少包括一端連接第一端口、另一端開路的主線部分；臨近所述主線部分以便與所述主線部分形成第一變壓器的第一副線部分，其一端
連接第二端口；臨近所述主線部分以便與所述主線部分形成第二變壓器的第二副線部分，其一端
連接第三端口；與所述第一副線部分的另一端連接以實(shí)現(xiàn)短路的第一扇形部分；與所述第二副線部分的另一端連接以實(shí)現(xiàn)短路的第二扇形部分。優(yōu)選地，所述主線部分、第一副線部分、第二副線部分、第一扇形部分以及第二扇形部分處于同一層。
優(yōu)選地，所述主線部分包括與所述第一副線部分構(gòu)成第一變壓器的第一線部分、與所述第二副線部分構(gòu)成第二變壓器的第二線部分以及連接在第一線部分與第二線部分之間的調(diào)諧線部分。優(yōu)選地，所述第一扇形部分包括與所述第一副線部分的另一端連接的第一匹配線部分及連接所述第一匹配線部分的第一扇形線部分。優(yōu)選地，第一變壓器的短路中心頻率和帶寬由所述第一匹配線部分的長度、以及所述第一扇形線部分的半徑與角度來確定。優(yōu)選地，所述第二扇形部分包括與所述第二副線部分的另一端連接的第二匹配線部分及連接所述第二匹配線部分的第二扇形 線部分。優(yōu)選地，第二變壓器的短路中心頻率和帶寬由所述第二匹配線部分的線長、以及所述第二扇形線部分的半徑與角度來確定。優(yōu)選地，第一線部分與第一副線部分的耦合強(qiáng)度由第一線部分的線寬、第一副線部分的線寬及第一線部分與第一副線部分的間距來確定。優(yōu)選地，第二線部分與第二副線部分的耦合強(qiáng)度由第二線部分的線寬、第二副線部分的線寬及第二線部分與第二副線部分的間距來確定。如上所述，本發(fā)明的平衡-不平衡變壓器，具有以下有益效果幅度相位不平衡度良好，同時(shí)具有低噪聲引入、低插入損耗、端口信號(hào)幅相不平衡性小、工藝流程簡化、工藝一致性好、準(zhǔn)確性高和成本低廉，便于大規(guī)模集成化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。


圖1顯示為本發(fā)明的平衡-不平衡變壓器示意圖。圖2顯示為本發(fā)明的平衡-不平衡變壓器耦合部分的布局示意圖。圖3a顯示為本發(fā)明的平衡-不平衡變壓器的第一扇形部分的布局示意圖。圖3b顯示為本發(fā)明的平衡-不平衡變壓器的第二扇形部分的布局示意圖。圖4-圖6顯示為本發(fā)明的平衡-不平衡變壓器的特性示意圖。元件標(biāo)號(hào)說明I平衡-不平衡變壓器
II主線部分
III第一線部分
112第二線部分
113調(diào)諧線部分
12第一副線部分
13第二副線部分 14第一扇形部分
141第一匹配線部分
142第一扇形線部分
15第二扇形部分
151第二匹配線部分
152第二扇形線部分
具體實(shí)施例方式以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。請參閱圖1至圖6。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。 如圖所示，本發(fā)明提供一種平衡-不平衡變壓器。該平衡-不平衡變壓器I至少包括主線部分U、第一副線部分12、第二副線部分13、第一扇形部分14、第二扇形部分15。所述主線部分11 一端連接第一端口 101、另一端開路。其中，第一端口 101是不平衡端口。優(yōu)選地，所述主線部分11包括與所述第一副線部分12構(gòu)成第一變壓器的第一線部分111、與所述第二副線部分13構(gòu)成第二變壓器的第二線部分112以及連接在第一線部分111與第二線部分112之間的調(diào)諧線部分113。如圖1所示，第一線部分111的一端連接第一端口 101，第二線部分112的一端開路。其中，第一線部分111、第二線部分112、調(diào)諧線部分113可以呈任意形狀，優(yōu)選地，包括但不限于直線狀、線圈狀、蜿蜒狀等等。
其中，當(dāng)?shù)谝痪€部分111、第二線部分112、調(diào)諧線部分113均為直線時(shí)，調(diào)諧線部分113的線長LI可以用于調(diào)節(jié)、或者調(diào)諧所述主線部分11的阻抗匹配，從而達(dá)到調(diào)諧平衡端口的相位幅度不平衡度，如圖2所示。所述第一副線部分12臨近所述主線部分11，以便與所述主線部分11形成第一變
壓器，其一端連接第二端口 102。其中，第二端口 102是平衡端口。其中，所述第一副線部分12可以呈任意形狀，優(yōu)選地，包括但不限于直線狀、線圈狀、蜿蜒狀等等。其中，當(dāng)所述第一副線部分12及第一線部分111均為直線時(shí)，通過調(diào)節(jié)第一線部分111的線寬D1、第一副線部分12的線寬D1’及第一線部分111與第一副線部分12的間距D0，可以改變第一線部分111與第一副線部分12的耦合強(qiáng)度。
所述第二副線部分13臨近所述主線部分11，以便與所述主線部，11形成第二變壓
器，其一端連接第三端口 103。其中，第三端口 103是平衡端口。其中，所述第二副線部分13可以呈任意形狀，優(yōu)選地，包括但不限于直線狀、線圈狀、蜿蜒狀等等。其中，當(dāng)所述第二副線部分13及第二線部分112均為直線時(shí)，通過調(diào)節(jié)第二線部分112的線寬D2、第二副線部分13的線寬D2’及第二線部分112與第二副線部分13的間距D0’，可以改變第二線部分112與第二副線部分13的耦合強(qiáng)度。此外，調(diào)節(jié)第一副線部分12的線長LI’和第一線部分111的線長L1、以及第二副線部分13的線長L2’和第二線部分112的線長L2，可以改變兩個(gè)變壓器耦合枝節(jié)的等效電長度(Electrical Length),具體來說,第一副線部分12的線長LI’和第一線部分111的線長L1、第二副線部分13的線長L2’和第二線部分112的線長L2的長度大致都在中心頻率的90度電長度附近，通過對(duì)兩者的電長度的聯(lián)動(dòng)微調(diào)，可以優(yōu)化平衡-不平衡變壓器的幅度相位不平衡度。所述第一扇形部分14與所述第一副線部分12的另一端連接，以實(shí)現(xiàn)短路。優(yōu)選地，所述第一扇形部分14包括與所述第一副線部分12的另一端連接的第一匹配線部分141及連接所述第一匹配線部分141的第一扇形線部分142。其中，通過調(diào)節(jié)所述第一匹配線部分141的長度L3、以及所述第一扇形線部分142的半徑rl與角度0 1，可以改變第一變壓器的短路中心頻率和帶寬，如圖3a所示。所述第二扇形部分15與所述第二副線部分13的另一端連接，以實(shí)現(xiàn)短路。優(yōu)選地，所述第二扇形部分15包括與所述第二副線部分13的另一端連接的第二匹配線部分151及連接所述第二匹配線部分151的第二扇形線部分152。其中，通過調(diào)節(jié)所述第二匹配線部分151的長度L3’、以及所述第二扇形線部分152的半徑rl’與角度0 1’，可以改變第二變壓器的短路中心頻率和帶寬，如圖3b所示。此外，優(yōu)選地，所述主線部分11、第一副線部分12、第二副線部分13、第一扇形部分14以及第二扇形部分15可以形成在石英基板的同一層，該層可以由石英基板底面電鍍金屬來實(shí)現(xiàn)。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上面所述的基板材料僅僅是實(shí)施例中的例子，本發(fā)明同樣可以適用于其他基板材料中，比如Si，GaAs，InP等；同樣，導(dǎo)電材料的選擇也可以是多樣的，鋁，金，銅，鎢等都適用于本發(fā)明中?？蛇x的，所有這種合適的材料都可以被使用。
當(dāng)上述平衡-不平衡變壓器I工作在60GHz時(shí)，調(diào)諧線部分113的線長LO優(yōu)選是75um，第一線部分111的線寬D1、第二線部分112的線寬D2、第一副線部分12的線寬D1’和第二副線部分13的線寬D2’優(yōu)選均為50um，第一線部分111與第一副線部分12的耦合間距DO優(yōu)選是lOum，第二線部分112與第二副線部分13的耦合間距D0’優(yōu)選是lOum，第一副線部分12的線長LI’和第一線部分111的線長LI優(yōu)選是790um，第二副線部分13的線長L2’和第二線部分112的線長L2優(yōu)選是820um ;第一匹配線部分141的長度L3和第二匹配線部分151的長度L3’優(yōu)選均是90um，第一扇形線部分142的半徑rl和第二扇形線部分152的半徑rl’優(yōu)選均是480um，第一扇形線部分142的角度0 I和第二扇形線部分152的角度0 I’優(yōu)選均是70度。圖4至圖6示出了本發(fā)明的平衡-不平衡變壓器工作在60GHz頻段的特性曲線，由圖可見，本發(fā)明的平衡-不平衡變壓器 的幅度相位不平衡度良好，同時(shí)具有低噪聲引入、低插入損耗、端口信號(hào)幅相不平衡性小等優(yōu)點(diǎn)。 綜上所述，本發(fā)明的平衡-不平衡變壓器具有以下優(yōu)勢1.純平面微帶工藝制成，不采用通孔工藝，提高了器件制成的一致性，節(jié)約了成本，提聞了成品率；2.不采用通孔短路方式，而是采用扇形分支線匹配的方式，實(shí)現(xiàn)了在較窄的范圍內(nèi)的短路，減小了附加噪聲引入到電路的可能性，提高了噪聲抑制性能；3.采用平面扇形分支線結(jié)構(gòu)，減小了由于通孔帶來的寄生效應(yīng)，減小了平衡-不平衡變壓器的插入損耗。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種平衡-不平衡變壓器，其特征在于，所述平衡-不平衡變壓器至少包括 一端連接第一端口、另一端開路的主線部分； 臨近所述主線部分以便與所述主線部分形成第一變壓器的第一副線部分，其一端連接第二端口 ； 臨近所述主線部分以便與所述主線部分形成第二變壓器的第二副線部分，其一端連接第三端口 ； 與所述第一副線部分的另一端連接以實(shí)現(xiàn)短路的第一扇形部分； 與所述第二副線部分的另一端連接以實(shí)現(xiàn)短路的第二扇形部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡-不平衡變壓器，其特征在于所述主線部分、第一副線部分、第二副線部分、第一扇形部分以及第二扇形部分處于同一層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡-不平衡變壓器，其特征在于所述主線部分包括與所述第一副線部分構(gòu)成第一變壓器的第一線部分、與所述第二副線部分構(gòu)成第二變壓器的第二線部分以及連接在第一線部分與第二線部分之間的調(diào)諧線部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡-不平衡變壓器，其特征在于所述第一扇形部分包括與所述第一副線部分的另一端連接的第一匹配線部分及連接所述第一匹配線部分的第一扇形線部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平衡-不平衡變壓器，其特征在于第一變壓器的短路中心頻率和帶寬由所述第一匹配線部分的長度、以及所述第一扇形線部分的半徑與角度來確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡-不平衡變壓器，其特征在于所述第二扇形部分包括與所述第二副線部分的另一端連接的第二匹配線部分及連接所述第二匹配線部分的第二扇形線部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述平衡-不平衡變壓器，其特征在于第二變壓器的短路中心頻率和帶寬由所述第二匹配線部分的線長、以及所述第二扇形線部分的半徑與角度來確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平衡-不平衡變壓器，其特征在于第一線部分與第一副線部分的耦合強(qiáng)度由第一線部分的線寬、第一副線部分的線寬及第一線部分與第一副線部分的間距來確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平衡-不平衡變壓器，其特征在于第二線部分與第二副線部分的耦合強(qiáng)度由第二線部分的線寬、第二副線部分的線寬及第二線部分與第二副線部分的間距來確定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種平衡-不平衡變壓器。該平衡-不平衡變壓器至少包括一端連接第一端口、另一端開路的主線部分；臨近所述主線部分以便與所述主線部分形成第一變壓器的第一副線部分，其一端連接第二端口；臨近所述主線部分以便與所述主線部分形成第二變壓器的第二副線部分，其一端連接第三端口；與所述第一副線部分的另一端連接以實(shí)現(xiàn)短路的第一扇形部分；與所述第二副線部分的另一端連接以實(shí)現(xiàn)短路的第二扇形部分。本發(fā)明采用扇形部分來實(shí)現(xiàn)短路，消除了由通孔造成的插入損耗和噪聲引入，并減小了由于通孔制作造成的工藝一致性和準(zhǔn)確性不足的問題。同時(shí)，簡化了工藝流程，提高了成品率，降低了成本。
文檔編號(hào)H03H7/42GK103000337SQ20131000107
公開日2013年3月27日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者李凌云, 葉禹, 孫曉瑋 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所