CN102084439A - 8字形射频平衡变换器 - Google Patents

Abstract

一种对称8字形平衡变换器(平衡至不平衡转换器)，包括第一和第二眼(A，B)，每个眼包括形成匝的导电轨迹(10，11)。所述眼(A，B)包括相等数量的初级匝(11)，初级匝形成从第一端子(22)到第二端子(21)的第一导电通路，其中当工作时，电流在第一眼中以第一方向流动并且在第二眼中以第二方向流动。此外，所述眼(A，B)还包括相等数量的次级匝(10)，次级匝形成从第三端子(16)到第四端子(19)的第二导电通路，其中当工作时，电流在第一眼中以第一方向流动并且在第二眼中以第二方向流动。初级和次级匝的几何和电气中点(13)全部重合，并且还处在相同平面中。

Description

8字形射频平衡变换器

技术领域

本发明涉及一种平衡-不平衡(BALUN，平衡变换器)部件。如平衡变换器之类的集成部件，即使在射频电路中并非必不可少，也是一种实际需求。

平衡变换器(平衡-不平衡)部件常被用于射频电路，主要确保阻抗变换、以及信号差分至单端转换或信号单端至差分转换。图1和图2用于示例性示出分别通过接收机和发射机路径的平衡变换器应用的框图。

背景技术

平衡变换器是将平衡线路(包括了具有在相反方向上的相等电流的两个导线的线路，比如双绞线)与不平衡线路(仅包括一个导线和一个地线的线路，比如同轴电缆)接在一起的装置。平衡变换器是变换器的一种：其用于将不平衡信号转换成平衡信号，或相反。平衡变换器对传输线进行隔离并提供平衡输出。平衡变换器的典型应用是用于电视天线中。该术语(BALUN)是通过将平衡(BALanced)和不平衡(UNbalanced)相结合而得到的。

在平衡变换器中，一对端子是平衡的，即电流幅度相等而相位相反。另一对端子是不平衡的；一侧连接到电气地，而另一侧传送信号。平衡变换器可以用于各种无线或电缆通信系统部件之间。

在图1中，平衡变换器用在低噪声放大器(LNA)之后，以将单端接收信号转换成混合器输入端处的差分信号。

在图2中，平衡变换器用在最后一个放大级之后，以在通过输出匹配网络连接到天线之前将输出差分信号转换成单端的。

在接收机情况中出现了一些问题。被自然地置于混合器之前并且差不多处在接收机链的起始点处的平衡变换器对耦合磁场和干扰呈现高敏感度水平，这会严重影响接收机的全面性能。对针对辐射的磁场和干扰呈低敏感度的平衡变换器的需求变得至关重要。

另外，供给混合器的输出差分阻抗必须防止失配，失配会影响混合器的偶次谐波抑制并会产生偶次谐波失真。

而且，必须考虑到平衡变换器的插入损失，因为高插入损失会直接影响输入噪声指数。

在发射机的情况中出现了一些问题。平衡变换器由于传送高能量信号而成为非常高的噪声辐射源。出现了对低磁场辐射结构的需求。

此外，应当防止共模信号和噪声均被转换成单端输出。

同样的，需要低的插入损失来省电。

因此，这种部件通常用在通信装置中以实现阻抗变换以及单端至差分转换或相反转换。然而，许多现有技术部件不能保证低的磁场辐射和对耦合干扰的低敏感度。另外，在互耦有助于在紧凑空间区域中实现平衡变换器的场合下没有提供这种部件。已提出的结构没有解决如上所述的许多其它缺陷和问题。现有技术的平衡变换器通常还显著增大了插入损失特征，并受到共模注入噪声的困扰。

此外，平衡变换器具有低磁场辐射和具有对耦合干扰的低敏感度是很重要的。

US 5,477,204描述了一种如图3所示的平衡变换器。该公开被看作最接近的现有技术。

实际上，上述公开中为了匹配布线与电气示意图(图3a和图3b)，连接点107不得不移到底侧(其中添加了虚线矩形)，从而串联至104，如图3b所示。事实上，如图3a所示，107串联至112而非104，并且112是平衡变换器的单端输入端，其看起来没有什么意义。

该结构的主要问题在于初级回路与次级回路之间的耦合和磁传递。如该专利所述，构成初级的线(116-120)和构成次级的线(118-122)的长度正好相等。然而，由于其结构，初级(白色的路径)在左侧比次级(阴影路径)更长并具有更多的匝，而在右侧更短并具有更少的匝。这导致下述缺点。

此外，初级和次级的实际几何中点没有相互接近地布置。这样，引起了从初级回路到次级回路的传递。

由于初级比次级在左侧具有更多匝而在右侧具有更少的匝，结果是在次级中通过感应产生的左边回路中的电流(i1)比右边回路中的电流(i2)更高(见图3c)。这是一个严重的缺点。

另外，输出电流(104，110)和输出阻抗不再是全差分的，从而产生了失配。

下一个缺点是一部分感应电流(i1-i2)将会经由107流向地，由于该电流被认为是浪费电能，因此其同样地将会使插入损失恶化。

注意到交叉耦合系数对这些结论不会有任何改变，因为它们增加的效果相等。因此，上述缺点仍然存在。

现在，如果我们将该平衡变换器看作一个差分至单端变换器，我们将会发现相同的缺点，即：

输入阻抗不是全差分的；

存在由于通过107的电流传导而导致的插入损失恶化；

另外，在该情况中要提到另一缺点，即对平衡侧输入端(104，110)处注入的任何共模噪声或信号抑制不良，由于初级与次级回路之间的耦合，这将会导致在不平衡侧(112，114)上的不期望的输出电流。

因此，US 5,477,204中公开的平衡变换器仍然具有许多缺点。现有技术中还知道有几种其它的平衡变换器。

US6683510A1(D1)公开了一种耦合传输线路平衡变换器结构，其采用了两对在定义了平面结构的电绝缘或半绝缘基板上所形成的平面交织螺旋线圈。每一对中的一个线圈被串联来定义平衡变换器的输入传输线路，而该传输线路的一端保持开路。该平衡变换器为MMIC器件提供了所关心频率中的超宽带宽特性，使用了与制造MMIC器件相同的技术来制造，并且具有可将其应用于MMIC器件中的物理尺寸。该平衡变换器关于它的中心线对称。第一和第二回路在右侧和左侧具有相同的长度和匝数。

然而，US6683510 A1没有描述平衡变换器是8字形的以及几何和电气中点重合并处于相同水平面。这些特征都不是公知的。

US7199682 B1(D2)公开了一种模式切换变换器，其具有由两个电串联的初级绕组形成的第一导线，以及由两个电串联的、与初级绕组两两耦合的次级绕组形成的第二导线；第一导线的长度是变换器的中心工作频率的函数，第二导线的长度是所述中心频率的函数。导线呈现出根据变换器的期望阻抗比而选择的不同宽度。

US2006097820 A1(D3)公开了一种印刷电路板嵌入型平面平衡变换器，其能够容易地结合于印刷电路板中而无需增加层数和降低其所提供的功能。平衡信号传输线路1和不平衡信号传输线路2形成在相同平面中，它们的边彼此相对。在这些传输线路之间以及传输线路与地电势层4之间提供了电介质层3，地电势层4布置来大致平行于线路1和2并以预定距离隔开。

US6653910 B1(D4)公开了一种单片集成螺旋平衡变换器，其包括其上形成有第一、第二、第三和第四传输线路的基板。第一传输线路具有耦接来接收输入信号的第一端并具有第二端。第一传输线路形成从其第一端以第一方向绕到其第二端的第一螺旋。第二传输线路具有第一端并具有电耦接到第一传输线路的第二端的第二端。第二传输线路形成从其第一端以第二方向绕到其第二端的第二螺旋。第三传输线路具有用于提供第一输出的第一端以及用于耦接到第一电势的第二端。第三传输线路形成与第一螺旋交织并从其第一端以第二方向绕到其第二端的第三螺旋。第四传输线路具有用于提供第二输出的第一端以及用于耦接到第二电势的第二端。第四传输线路形成与第二传输线路交织并从其第一端以第一方向绕到其第二端的第四螺旋。

EP1424770 B1(D5)公开了一种减轻本振泄漏的宽带混合器。将LO信号提供给180度分离器，180度分离器提供彼此相差180度相位的第一中间LO信号和第二中间LO信号。由于第一和第二中间LO信号相位相差180度，所以，通过相位相差180度的LO成分(tone)的同相结合造成互相抵消和提供强烈LO/RF抑制，在RF端口处减轻了主要的LO泄漏。将RF或微波输入信号提供给功率分离器以提供第一中间RF信号和第二中间RF信号。第一中间LO信号与第一中间RF信号混合，并且第二中间LO信号与第二中间RF信号混合，以在混合器输出端处提供中间频率信号。

US5818308 A1(D6)公开了一种耦合线路元件，其具有线长相等的多条耦合线路，以在期望范围内设置输出信号之间的相位差。耦合线路盘绕来形成螺旋部件。通过利用多条耦合线路中的一条或多条的一个末端形成螺旋部件中的内部绕组来连续地形成一个延伸部分。从而该耦合线路的线长等于形成了螺旋部分中的最外侧绕组的耦合线路的线长。作为替代，耦合线路还可以形成为以相反方向盘绕的两个螺旋部分。

US2006087383 A1(D7)公开了一种平衡变换器，其包括一对金属线圈结构和具有响应于平衡变换器工作频率而选择的厚度的插入的电介质层。电介质层的厚度可以用来调制平衡变换器，并增强其工作频率处的自感系数。另外，D7还公开了一种具有一对金属线圈结构的平衡变换器，通过被选择来使得输出信号中的幅度误差最小化的不对称构造来形成该线圈结构。根据该指导的平衡变换器还可以包括其多个输出端子定位的不对称构造。可以对平衡变换器的多个输出端子的定位进行调节来使其输出信号处的相位误差最小化。

总之，D2-D5描述了对称的平衡变换器。D6提出所述多条边是对称的，但是其附图示出回路的长度不对称。D7公开了一种不对称的平衡变换器。

另外，D1、D3-D5和D7公开了一种所谓的“非8字形”结构，而且D5在图5和图6中提出了一种合成器/分离器，而不是平衡变换器。

非8字形结构中的电流在右边和左边回路中以相同方向流动。这产生了相同方向中的外部磁场远场，其将会相加，并因此增大了这样的器件的辐射和耦合特性。由于内场在每个回路内是相反方向，所以互耦也将会减小。因此，“非8字形”结构呈现全面较差的性能，主要是关于耦合和感应系数值。

同样，US 6,097,273和US 6,396,362公开了基于非8字形结构原理的平衡变换器。其电流的流动不是增大内场并减小外场，而是使得最终的磁场倾向于在多个匝内部互相削弱并增强外场，并且对插入损失水平和磁传递效率具有直接恶化的后果。

上述公开的一个问题是，没有提供一种具有低磁场辐射和对耦合干扰具有低敏感度的平衡变换器。

因此，现有技术的平衡变换器会遭遇一个或多个前述问题或缺点。因此，仍然有必要通过提供进一步优化的平衡变换器来解决一个或多个上述问题和/或克服一个或多个上述缺点。

因此，本发明旨在解决上述问题的一个或多个，比如插入损失。

发明内容

发明概述

本发明提出了一种新的对称8字形平衡变换器以及包括所述平衡变换器的装置，该平衡变换器至少能确保低磁场辐射和对耦合反射的低敏感度，利用互耦来帮助在紧凑空间区域中实现该平衡变换器。

此外，所提出的结构克服了现有技术的许多缺点和问题，比如上面所提到的那些。其特征在于高对称度磁传递和平衡侧上的高差分阻抗，这显著减小了插入损失特性，并保证了对共模注入噪声的高抗扰度。

根据本发明的平衡变换器结构能够克服或消除所有或大多数这些以及上述问题，如将在接下来的段落中所详细介绍的那样。

在该8字形结构中，电流在右边和左边回路中以相反方向流动。这是为了产生在相互抵消的相反方向上的外部磁场远场，同时因为内部磁场处于相同方向而增大了回路之间的互感系数。

发明详述

本发明的第一方面涉及一种对称8字形平衡变换器(平衡至不平衡)部件，包括第一和第二眼，其中每个眼包括形成匝的导电轨迹，其中所述眼包括相等数量的初级匝，其中当初级匝工作时，电流在第一眼中以第一方向流动并且在第二眼中以第二方向流动，初级匝形成从第一端子到第二端子的第一导电通路，其中所述眼还包括相等数量的次级匝，其中当次级匝工作时，电流在第一眼中以第一方向流动并且在第二眼中以第二方向流动，次级匝形成从第三端子到第四端子的第二导电通路，其中初级匝和次级匝的几何和电气中心全部重合，并且还处在平衡变换器的相同平面中。

所述平衡变换器具有8字形状，8字形是实质对称的。8字形包括第一眼和第二眼，每个眼包括形成一个或多个匝的导电轨迹。导电轨迹优选地由金属形成，比如铜、铝、钨、或它们的组合。轨迹具有1μm-50μm的宽度，比如30μm，并且可以具有1μm-30μm的厚度，比如10μm。注意，本发明的附图一般地画出平衡变换器，比如也能够应用于PCB领域的平衡变换器，其具有类似的尺寸，但是与上述μm级范围相比则处在mm级范围内。因此，本发明的平衡变换器可以应用于非常宽的尺寸范围。

当平衡变换器工作时，电流可以在匝中流动。对初级和次级匝进行了区分，同样也为了区分它们之中流过的电流。在一个眼中，电流以第一方向(例如顺时针方向)流过初级匝，而以第二方向(例如逆时针方向)流过次级匝，反之亦然。另外，第一眼中的初级匝的电流以与第二眼中的初级匝的电流不相同的方向流动，例如分别为顺时针和逆时针方向，反之亦然。结果是，第一眼中的初级匝的电流以与第二眼中的次级匝的电流相同的方向流动，对于第二眼中的初级匝与第一眼中的次级匝也亦然，例如顺时针和逆时针方向，反之亦然。

几何中点(13)是个假想的点，其反应了8字形平衡变换器的中心，相当于假设为均质物体时的几何中心或质心。实际上它包括与轨迹所处的平衡变换器主平面相垂直的二重对称轴。此外，电气中点(13)与几何中点一致。这样，电气中点也包括二重对称轴。作为轨迹的独特定位的结果，形成了实质对称的平衡变换器，从一个端子到另一个端子的电气通路长度被电气中点分成两个相等的长度。对于几何中点也一样。

所述眼的形成可以为实质圆形、矩形，比如正方形、六边形、八边形或多边形，但是优选的为实质圆形，比如圆形。在上述任一方面中，圆形的眼提供了最好的性能。

此外，8字形优选地是使得8字形的长度(在图4a中是从左到右)是其宽度(在图4a中是从下到上)的0.8-3.0倍，优选的是其宽度的1.2-2.5倍，比如大约2倍。这样的8字形提供了实质圆形的眼，例如提供了最好的磁性能。

在一个优选实施例中，本发明的平衡变换器具有初级匝和次级匝，即分别对比初级左边和右边、以及次级左边和右边(见上文)，它们具有实质相等的电阻和实质等价的容性寄生成分。电阻是比如导电轨迹所用材料(比如所用的金属)、轨迹的宽度和厚度的特性。因此，所用材料的这些特性或者这些特性的组合效应(但优选的是所有个体特性，比如轨迹长度、厚度等)实质相等。本发明旨在使得各个电阻值彼此相差在5％以内，优选的在2％以内，更优选的在1％以内，甚至更优选的在0.5％以内，比如在0.1％以内，优选地彼此尽可能相等。本发明还旨在使得容性寄生成分彼此相差在5％以内，优选的在2％以内，更优选的在1％以内，甚至更优选的在0.5％以内，比如在0.1％以内，优选地彼此尽可能相等。这通过本发明的布置来实现，其中平衡变换器是完全对称的。这是保证对称性，并从而确保例如下列优点的全体：电气和几何中点重合，改善单端至差分变换或差分至单端变换、改善插入损失，以及抵抗共模噪声。

在一个优选实施例中，本发明的平衡变换器在初级匝与次级匝之间具有磁耦合，该磁耦合在平衡变换器的左边匝和右边匝上具有相等的值。所以分别在初级的左边和右边、以及次级的左边和右边之间的各个磁耦合彼此相差在5％以内，优选的在2％以内，更优选的在1％以内，甚至更优选的在0.5％以内，比如在0.1％以内，优选地彼此尽可能相等。这通过优化上述配置来实现。这是为了例如保证对称性，从而确保前述优点的全体。除此之外，其还有助于增强在减小外部磁耦合时的效率。

在一个优选实施例中，本发明的平衡变换器具有平衡的内部端子(17，20)，其利用除了用来布置平衡变换器主体的顶部金属层之外的其它金属层(15，18)来连接到外部端子(16，19)，金属层(15，18)跨过平衡变换器的整个布线图，以便分别为初级匝和次级匝、以及分别为左边匝和右边匝提供实质相等的容性负载。

在一个优选实施例中，本发明的平衡变换器具有与其它金属层(15，18)相连的连接点，所述连接点在平衡变换器布线图的中轴水平面处被连接到平衡的内部端子(17，20)，以对左边匝和右边匝呈现相等的阻性通路。这是为了保证对称性，从而确保前述优点的全体。

在一个优选实施例中，本发明的平衡变换器还包括下方金属层(14)，其中平衡变换器的中点(13)跨过整个布线图向外连接到下方金属层(14)，以对初级和次级匝、左边和右边匝呈现相等的容性负载。这是为了保证对称性，从而确保前述优点的全体。

本发明的另一个方面涉及无线调制解调器、无线电接收机、无线电发射机、将单端信号转换为差分信号的装置或将差分信号转换为单端信号的装置、或者阻抗变换器、或者它们的结合，它们均包括根据本发明的对称8字形平衡变换器。所述平衡变换器可以是上述装置的独立部件，或者可以形成IC的一部分，所述IC是本发明的又一个方面，该IC结合到所述装置中。

本发明的再一个方面涉及一种装置，尤其是RF装置，比如针对移动或便携式领域，比如WiMax/Wibro、TvoM、GSM、EDGE、UMTS、CDMA、蓝牙、无线LAN，或者接收机，比如为电视接收机、FM无线电接收机、偶极天线，以及平行线传输线路，它们均包括根据本发明的对称8字形平衡变换器。所述平衡变换器可以是上述装置的独立部件，或者可以形成IC的一部分，所述IC是本发明的又一个方面，该IC结合到所述装置中。

本发明的再一个方面涉及一种通信装置、或用于差分转换的单端装置、或用于单端转换的差分装置，它们均包括根据本发明的对称8字形平衡变换器。

本发明可以应用于所有使用平衡变换器或变换器的无线调制解调器和无线电接收机及发射机。比如将单端信号转换为差分信号、或将差分信号转换为单端信号的装置，或者阻抗变换器，或者匹配网络的一部分。

因此，本发明尤其可应用于：在移动和便携式领域中半导体工业所开发的装置，例如TV FE、移动/便携式/地面/人造卫星/电缆/调制解调器电缆接收机；连接性装置，比如蓝牙、无线LAN等；RF产品，比如WiMax/Wibro；个人产品，比如TvoM；蜂窝产品，比如GSM、EDGE、UMTS、CDMA，等等。

本发明的平衡变换器可以使用例如现在或在将来可采用的任何类型的工艺来制造，比如在半导体工业中所使用的或其它类似的工艺。本领域技术人员将理解这里的各种工艺选择，并且将会进一步理解由各种工艺所提供的对于这些工艺而言特定的可能性。

本发明进一步由下述附图和例子来说明，其并非意在限制本发明的范围。本领域技术人员将理解可以组合各种实施例。

附图说明

图1是示出平衡变换器在LNA与混合器之间的应用的接收机路径。

图2是将平衡变换器放置在最后放大级与输出匹配网络之间的发射机路径。

图3a是现有技术的平衡变换器(来自US 5477204)。

图3b是关于(图3a的)现有技术的电气示意图。

图3c是关于图3a的画出了初级和次级电流的电气示意图。

图4a是所提出的本发明的平衡变换器的图。

图4b是关于图4a给出的平衡变换器的等价电气示意图。

注意在输出支路(16，19)中感应的差分电流是相同的。

图5a和图5b是在平衡变换器的不平衡侧上增加匝数以改变阻抗变换比的示例。

图6a、图6b和图6c是图示出将不平衡端子与某一端相连的灵活性的示例，其中，图6a示出将不平衡端子与平衡端子的相同或相对的边相连(相接的或交叉的配置)，图6b示出将不平衡端子与垂直的边相连，图6c示出将不平衡端子与对角的边相连。

图7示出将不平衡端子与相同器件的边相连的另一示例，其中减小了连接点与平衡变换器的匝之间的寄生电容。

具体实施方式

图1是示出平衡变换器在LNA与混合器之间的应用的接收机路径。这是现有技术配置的总体布置，还包括用于通信目的的天线和输入匹配网络。

图2是将平衡变换器放置在最后放大级与输出匹配网络之间的发射机路径。这是现有技术配置的总体布置，还包括用于通信目的的天线和功率增益放大器。

图3a是现有技术的平衡变换器(来自US 5477204)。所示平衡变换器明显是不对称的，因此不是十分平衡。此外，无论初级匝还是次级匝的导电轨迹均不是相互平衡的。

图3b是关于(图3a的)现有技术的电气示意图。

图3c是关于图3a的画出了初级和次级电流的电气示意图。在上文中详细描述了图3a至图3c。

图4a是所提出的本发明的平衡变换器的图。在上文中详细说明了参考数字。

图4b是关于图4a给出的平衡变换器的等价电气示意图。注意，在输出支路(16，19)上感应的差分电流是相同的。更详细地说，图4描述了一种平衡变换器，其具有：

初级和次级回路。这些回路具有8字形结构，以减小外部磁场辐射并增大内部互耦。这样的平衡变换器由于具有8字形结构而能够抵抗其它源引起的辐射磁场或干扰。

该平衡变换器在左侧和右侧之间具有相等的初级匝，这是现有技术所不具备的优点。

该平衡变换器在左侧和右侧之间具有相等的次级匝，这是现有技术所不具备的优点。

初级和次级回路的几何和电气中点(13)重合，并位于平衡变换器布线图中的相同水平面，这是现有技术所不具备的优点。

初级和次级回路在平衡变换器左侧和右侧具有相等的阻性和容性等价寄生部件，这是现有技术所不具备的优点。

在平衡变换器左侧和右侧上初级和次级回路之间的磁耦合具有相等的值，这是现有技术所不具备的优点。

平衡变换器的平衡的内部端子(17，20)连接到外部端子(16，19)而另一金属层(15，18)跨过整个布线图，以对左边和右边的回路的初级/次级呈现相等的容性负载。

与另一金属层(15，18)相连的连接点在平衡变换器布线图的中轴水平面处被连接到平衡的内部端子(17，20)，以对左边和右边的回路呈现相等的阻性通路。

平衡变换器的平衡的中点(13)向外连接到跨过整个布线图的下方的金属层(14)，以对左边和右边的回路的初级/次级呈现相等的容性负载。

该平衡变换器无论用作单端至差分变换器还是用作差分至单端变换器均呈现高差分平衡阻抗，这是现有技术所不具备的优点。

该平衡变换器无论用作单端至差分变换器还是用作差分至单端变换器均具有抵插入损失的特征，这是现有技术所不具备的优点。

在将该平衡变换器用作差分至单端变换器的情况下，其具有高共模抑制的特征，这是现有技术所不具备的优点。

图5a和图5b是在平衡变换器的不平衡侧上增加匝数以改变阻抗变换比的示例。因此该平衡变换器可以每个眼具有一个匝、两个匝、三个匝等，以及变化的其它特征，以实现不同的阻抗变换比。现有技术的平衡变换器明显没有提供这样的选择。

图6a、图6b和图6c是图示出将不平衡端子与某一端相连的灵活性的示例，其中，图6a示出将不平衡端子与平衡端子的相同或相对的边相连(相接的或交叉的配置)，图6b示出将不平衡端子与垂直的边相连，图6c示出将不平衡端子与对角的边相连。无论是在不平衡端子侧还是在应当连接到地的端子侧，该灵活性均有助于使由于平衡变换器外部连接而引起的容性、阻性和感性寄生最小化。其还允许容易地定向和放置平衡变换器以进一步使外部磁耦合最小化。

图7示出将不平衡端子与相同器件的边相连的另一示例，其中减小了连接点与平衡变换器的匝之间的寄生电容。与前面的示例相比，在该示例中减小了端子连接点与平衡变换器铁芯的内部匝之间的重合区域。这有助于减小由于重合区域引起的全面的容性寄生和电气损失。

因此，图5至图7示出了图4中详细描述的本发明平衡变换器的其它示例。下面给出关于这些附图的进一步阐述。

本发明的平衡变换器以交织的初级和次级回路来构建，以便实现最大磁通量传递和最小插入损失。为清楚起见，在附图(图4a、5a和5b)中以干净的线画出平衡变换器的平衡回路(10)，并以带点的线画出不平衡回路(11)，尽管它们优选地对应于相同的金属层。带短划线的线对应于另一连接金属层(14、15和18)。

取决于平衡变换器的应用，当将其用作单端至差分变换器时，初级回路优选地对应于不平衡回路(11)，并且次级回路优选地对应于平衡回路(10)；当将其用作差分至单端变换器时，初级回路优选地对应于平衡回路(10)，并且次级回路优选地对应于不平衡回路(11)。

平衡变换器优选地构建为在左侧和右侧具有相等的初级匝。平衡变换器优选地构建为在左侧和右侧具有相等的次级匝。平衡变换器优选地构建为初级和次级回路的几何及电气中点(13)重合并位于相同水平面。平衡变换器的初级和次级回路优选地在左侧和右侧具有基本相等的阻性和容性部件。而且，初级和次级回路之间的磁耦合在左边回路和右边回路上具有基本相等的值。

平衡变换器的平衡的内部端子(17，20)优选地连接到外部端子(16，19)，而另一金属层(15，18)跨过整个布线图，以在初级/次级的左边和右边回路中呈现基本相等的容性负载。同样，与另一金属层(15，18)相连的这些连接点在平衡变换器布线图的中轴水平面处连接到平衡的内部端子(17，20)，以对左边和右边回路呈现相等的阻性通路。

平衡变换器设计为8字形结构。如图4a所示，电流在左边匝和右边匝分别以相反的方向通过初级和次级回路，以充分减小外部磁场辐射并增大内部互耦。这也增强了平衡变换器对辐射的磁场或由其它源引起的干扰的抗扰度。

可以扩展本发明所描述的技术的应用来实现所需的任何阻抗变换比。主要包括在初级回路还是在次级回路中增加或减小匝数。给出了两个示例(图5a和图5b)来说明该事实；对于实质上相同的布局技术、特征和前述的优点，对不平衡的匝(按照平衡变换器应用(4)可以是初级或者次级回路)进行改变，以将阻抗变换比调整到所需的水平。

图6a、图6b、图6c和图7提供了对于实质上相同的布局技术、特征和前述的优点而言，将不平衡端子连接到任一边(与平衡端子相同或相反、相接或交叉配置、垂直或对角的边)的灵活性的示例。

Claims (9)

1.一种对称8字形平衡变换器(平衡至不平衡)部件，包括第一眼和第二眼(A，B)，其中每个眼包括形成匝的导电轨迹(10，11)，其中所述眼(A，B)包括相等数量的初级匝(11)，其中当初级匝工作时，电流在第一眼中以第一方向流动并且在第二眼中以第二方向流动，初级匝形成从第一端子(22)到第二端子(21)的第一导电通路，其中所述眼(A，B)还包括相等数量的次级匝(10)，其中当次级匝工作时，电流在第一眼中以第一方向流动并且在第二眼中以第二方向流动，次级匝形成从第三端子(16)到第四端子(19)的第二导电通路，其中初级和次级匝的几何和电气中点(13)全部重合，并且还处在平衡变换器的相同平面中。

2.根据权利要求1的对称8字形平衡变换器，其中初级匝和次级匝具有实质相等的电阻和实质等价的容性寄生成分。

3.根据权利要求1或2的对称8字形平衡变换器，其中初级匝与次级匝之间的磁耦合在平衡变换器的左边匝和右边匝(A，B)上具有相等的值。

4.根据权利要求1至3中任一个的对称8字形平衡变换器，还包括金属层(15，18)中的平衡的内部端子(17，20)，所述端子利用除了用来布置平衡变换器主体的顶部金属层之外的其它的金属层(15，18)来连接到外部端子(16，19)，其它的金属层(15，18)跨过平衡变换器的整个布线图，以便分别为初级匝和次级匝(10，11)、以及分别为左边匝和右边匝(A，B)提供实质相等的容性负载。

5.根据权利要求1至4中任一个的对称8字形平衡变换器，其中与其它的金属层(15，18)相连的连接点在平衡变换器布线图的中轴水平面处被连接到平衡的内部端子(17，20)，以对左边匝和右边匝呈现相等的阻性通路。

6.根据权利要求1至5中任一个的对称8字形平衡变换器，还包括下方金属层(14)，其中平衡变换器的中点(13)向外连接到跨过整个布线图的下方金属层(14)，以对初级和次级、左边和右边匝呈现相等的容性负载。

7.无线调制解调器、无线电接收机、无线电发射机、将单端信号转换为差分信号的装置或将差分信号转换为单端信号的装置、或者阻抗变换器、或者以上装置的结合，特征是包括根据权利要求1-6中任一个的对称8字形平衡变换器。

8.一种装置，尤其是RF装置，比如针对移动或便携式领域，比如WiMax/Wibro、TvoM、GSM、EDGE、UMTS、CDMA、蓝牙、无线LAN，或者是接收机，比如电视接收机、FM无线电接收机、偶极天线、以及平行线传输线路，所述装置的特征在于包括根据权利要求1-6中任一个的对称8字形平衡变换器。

9.通信装置、或用于差分转换的单端装置、或用于单端转换的差分装置，所述装置的特征在于包括根据权利要求1-6中任一个的对称8字形平衡变换器。

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