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TWI513184B - 平衡至非平衡轉換器 - Google Patents

平衡至非平衡轉換器 Download PDF

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TWI513184B
TWI513184B TW101124879A TW101124879A TWI513184B TW I513184 B TWI513184 B TW I513184B TW 101124879 A TW101124879 A TW 101124879A TW 101124879 A TW101124879 A TW 101124879A TW I513184 B TWI513184 B TW I513184B
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Taiwan
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capacitor
inductor
balanced
series
circuit
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蔡明汎
李信宏
賴佳助
陳彥諭
林河全
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矽品精密工業股份有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/42—Networks for transforming balanced signals into unbalanced signals and vice versa, e.g. baluns

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  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Description

平衡至非平衡轉換器
本發明係關於一種平衡至非平衡轉換器，特別是關於一種能將實數阻抗轉換為複數阻抗之平衡至非平衡轉換器。
近年來，由於個人無線通訊時代來臨，使得無線通訊用品在日常生活中的重要性不斷增加。在無線通訊之應用中，諸如雙平衡混波器(double balanced mixers)、推挽放大器(push-pull amplifiers)、平衡式倍頻器(balanced frequency multiplier)、移相器(phase shifters)、偶極天線饋入(dipole antenna feeds)、平衡式調變器(balanced modulators)、180度混成器(180-degree hybrids)等等元件均需使用平衡至非平衡轉換器(balanced-to-unbalanced，簡稱巴倫，Balun)，以將非平衡式之訊號(unbalanced signal)轉換成一對大小相同且相位差180°之平衡式差模訊號(balanced differential signal)，從而藉由差模訊號之傳遞以減少共模雜訊。
惟，習知平衡至非平衡轉換器係藉由高通濾波器與低通濾波器組合而成，故具有非平衡輸入端與平衡輸出端均須為實數阻抗(real impedance)之限制，然而，越來越多無線通訊晶片需使用複數阻抗(complex impedance)之差模訊號作為輸入訊號，因此，如何使平衡至非平衡轉換器 能將實數阻抗之非平衡訊號轉換為複數阻抗之平衡訊號，實已成目前亟欲解決的課題。
鑑於上述習知技術之缺失，本發明係提供一種平衡至非平衡轉換器，包括：轉換電路，係用以進行阻抗轉換，包括：第一處理子電路，係由第一電感與第一電容串聯所組成；第二處理子電路，係由第二電容與第二電感串聯所組成，其中，該第二電容係電性連接該第一電感；及二平衡輸出端，係分別連接該第一處理子電路及該第二處理子電路；以及前處理電路，係連接該轉換電路，且具有非平衡輸入端，用以將該非平衡輸入端之實數阻抗於該轉換電路之平衡輸出端轉換為複數阻抗。
前述之平衡至非平衡轉換器中，該第一處理子電路之第一電感未與該第一電容連接之一端係為第一端，且該第一電容未與該第一電感連接之一端係為第二端，又，該第二處理子電路之第二電容未與該第二電感連接之一端係為第三端，且該第二電感未與該第二電容連接之一端係為第四端，該第三端係與該第一處理子電路之第一端連接並連接至該前處理電路，該第四端係與該第一處理子電路之第二端連接並接地。
此外，前述之平衡至非平衡轉換器中，該前處理電路包含串聯之第三電感與第三電容，該第三電感未與該第三電容串聯之一端係為非平衡輸入端，該第三電感與該第三電容串聯之一端係為輸出端以連接該轉換電路，且該第三 電容未與該第三電感串聯之一端係為接地端。
本發明之平衡至非平衡轉換器復提供一種前處理電路，包含串聯之第三電容與第三電感，該第三電容未與該第三電感串聯之一端係為非平衡輸入端，該第三電容與該第三電感串聯之一端係為輸出端以連接該轉換電路，且該第三電感未與該第三電容串聯之一端係為接地端。
本發明之平衡至非平衡轉換器再提供一種前處理電路，包含串聯之第三電感與第三電容，該第三電感未與該第三電容串聯之一端係為接地端，該第三電感與該第三電容串聯之一端係為非平衡輸入端，且該第三電容未與該第三電感串聯之一端係為輸出端以連接該轉換電路。
本發明之平衡至非平衡轉換器又提供一種前處理電路，包含串聯之第三電容與第三電感，該第三電容未與該第三電感串聯之一端係為接地端，該第三電容與該第三電感串聯之一端係為非平衡輸入端，且該第三電感未與該第三電容串聯之一端係為輸出端以連接該轉換電路。
由上可知，本發明之平衡至非平衡轉換器，係藉由前處理電路配合轉換電路以將實數阻抗之非平衡訊號轉換為複數阻抗之平衡訊號，使其能夠提供複數阻抗之差模訊號以滿足目前無線通訊晶片之需求，從而擴大平衡至非平衡轉換器之適用範圍與效能。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，本領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示之內容 輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
請參閱第1A至1D圖，係為本發明之具平衡至非平衡轉換器之架構示意圖。
如第1A圖所示，該平衡至非平衡轉換器包括轉換電路1以及前處理電路2。該轉換電路1，係用以進行阻抗轉換，包括第一處理子電路10，係由第一電感101與第一電容102串聯所組成、第二處理子電路11，係由第二電容112與第二電感111串聯所組成，其中，該第二電容112係電性連接該第一電感101；及二平衡輸出端12a與12b，係分別連接該第一處理子電路10及該第二處理子電路11；以及前處理電路2，係連接該轉換電路1，且具有非平衡輸入端21，用以將該非平衡輸入端21之實數阻抗於該轉換電路1之平衡輸出端12a與12b轉換為複數阻抗。
於本實施例中，該第一處理子電路10之第一電感101未與該第一電容102連接之一端係為第一端103，且該第一電容102未與該第一電感101連接之一端係為第二端104，又，該第二處理子電路11之第二電容112未與該第二電感111連接之一端係為第三端113，且該第二電感111未與該第二電容112連接之一端係為第四端114，該第三端113係與該第一處理子電路10之第一端103連接並連接至該前處理電路2，該第四端114係與該第一處理子電路10之第二端104連接並接地。
此外，該平衡輸出端12a與12b係分別與位於該第一電感101與第一電容102連接處之第一輸出端105以及位 於該第二電容112與第二電感111連接處之第二輸出端115連接。
於本實施例中，該前處理電路2包含串聯之第三電感201與第三電容202，該第三電感201未與該第三電容202串聯之一端係為非平衡輸入端21，該第三電感201與該第三電容202串聯之一端係為輸出端22以連接該轉換電路1，且該第三電容202未與該第三電感201串聯之一端係為接地端23。
於本實施例中，該第一處理子電路10係為低通濾波電路且該第二處理子電路11係為高通濾波電路。
於另一實施例中，如第1B圖所示，該前處理電路2’包含串聯之第三電容202’與第三電感201’，該第三電容202’未與該第三電感201’串聯之一端係為非平衡輸入端21’，該第三電容202’與該第三電感201’串聯之一端係為輸出端22’以連接該轉換電路1，且該第三電感201’未與該第三電容202’串聯之一端係為接地端23’。
於再一實施例中，如第1C圖所示，該前處理電路2”包含串聯之第三電感201”與第三電容202”，該第三電感201”未與該第三電容202”串聯之一端係為接地端23”，該第三電感201”與該第三電容202”串聯之一端係為非平衡輸入端21”，且該第三電容202”未與該第三電感201”串聯之一端係為輸出端22”以連接該轉換電路1。
於又一實施例中，如第1D圖所示，該前處理電路2’’’包含串聯之第三電容202’’’與第三電感201’’’，該第三電 容202’’’未與該第三電感201’’’串聯之一端係為接地端23’’’，該第三電容202’’’與該第三電感201’’’串聯之一端係為非平衡輸入端21’’’，且該第三電感201’’’未與該第三電容202’’’串聯之一端係為輸出端22’’’以連接該轉換電路1。
於上述實施例中，本發明之平衡至非平衡轉換器係設計於多層基板內，且該多層基板可為印刷電路板、陶瓷基板或積體電路基板。
請參閱第2A至2B圖，係分別為本發明之平衡至非平衡轉換器經電路模擬所得之電氣特性以及相位差之結果圖。圖中橫軸表示頻率，經由該平衡至非平衡轉換器，在中心頻率為2.45GHz時，本發明之平衡至非平衡轉換器的二平衡輸出端之損耗大約為-3dB，且相位差能接近180°，從而能夠滿足各種射頻元件之需求。
綜上所述，本發明之平衡至非平衡轉換器，係藉由前處理電路配合轉換電路以將實數阻抗之非平衡訊號轉換為複數阻抗之平衡訊號，從而滿足無線通訊晶片需使用複數阻抗之差模訊號的要求，以提升平衡至非平衡轉換器之適用範圍與效能。
上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何本領域中具有通常知識者均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
1‧‧‧轉換電路
10‧‧‧第一處理子電路
101‧‧‧第一電感
102‧‧‧第一電容
103‧‧‧第一端
104‧‧‧第二端
105‧‧‧第一輸出端
11‧‧‧第二處理子電路
111‧‧‧第二電感
112‧‧‧第二電容
113‧‧‧第三端
114‧‧‧第四端
115‧‧‧第二輸出端
12a,12b‧‧‧平衡輸出端
2,2’,2”,2’’’‧‧‧前處理電路
201,201’,201”,201’’’‧‧‧第三電感
202,202’,202”,202’’’‧‧‧第三電容
21,21’,21”,21’’’‧‧‧非平衡輸入端
22,22’,22”,22’’’‧‧‧輸出端
23,23’,23”,23’’’‧‧‧接地端
第1A至1D圖，係為本發明之具平衡至非平衡轉換器之架構示意圖；以及第2A至2B圖係分別為本發明之平衡至非平衡轉換器經電路模擬所得之電氣特性以及相位差之結果圖。
1‧‧‧轉換電路
10‧‧‧第一處理子電路
101‧‧‧第一電感
102‧‧‧第一電容
103‧‧‧第一端
104‧‧‧第二端
105‧‧‧第一輸出端
11‧‧‧第二處理子電路
111‧‧‧第二電感
112‧‧‧第二電容
113‧‧‧第三端
114‧‧‧第四端
115‧‧‧第二輸出端
12a,12b‧‧‧平衡輸出端
2‧‧‧前處理電路
201‧‧‧第三電感
202‧‧‧第三電容
21‧‧‧非平衡輸入端
22‧‧‧輸出端
23‧‧‧接地端

Claims (9)

  1. 一種平衡至非平衡轉換器，包括：轉換電路，係用以進行阻抗轉換，包括：第一處理電路，係由第一電感與第一電容串聯所組成；第二處理電路，係由第二電容與第二電感串聯所組成，其中，該第二電容係電性連接該第一電感；及二平衡輸出端，係分別連接該第一處理電路及該第二處理電路；以及前處理電路，係連接該轉換電路，且具有非平衡輸入端，用以將該非平衡輸入端之實數阻抗於該轉換電路之平衡輸出端轉換為複數阻抗，其中，該前處理電路包含串聯之第三電容與第三電感，該第三電容未與該第三電感串聯之一端係為接地端，該第三電容與該第三電感串聯之一端係為非平衡輸入端，且該第三電感未與該第三電容串聯之一端係為輸出端以連接該轉換電路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之平衡至非平衡轉換器，其中，該第一處理器之第一電感未與該第一電容連接之一端係為第一端，該第一電容未與該第一電感連接之一端係為第二端，該第二處理器之第二電容未與該第二電感連接之一端係為第三端，該第二電感未與該第二電容連接之一端係為第四端，且其中，該第三端 係與該第一處理電路之第一端連接並連接至該前處理電路，該第四端係與該第一處理電路之第二端連接並接地。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之平衡至非平衡轉換器，其中，該前處理電路包含串聯之第三電感與第三電容，該第三電感未與該第三電容串聯之一端係為非平衡輸入端，該第三電感與該第三電容串聯之一端係為輸出端，且其中，該輸出端繫連接該轉換電路，而該第三電容未與該第三電感串聯之一端係為接地端。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之平衡至非平衡轉換器，其中，該前處理電路包含串聯之第三電容與第三電感，該第三電容未與該第三電感串聯之一端係為非平衡輸入端，該第三電容與該第三電感串聯之一端係為輸出端以連接該轉換電路，且該第三電感未與該第三電容串聯之一端係為接地端。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之平衡至非平衡轉換器，其中，該前處理電路包含串聯之第三電感與第三電容，該第三電感未與該第三電容串聯之一端係為接地端，該第三電感與該第三電容串聯之一端係為非平衡輸入端，且該第三電容未與該第三電感串聯之一端係為輸出端以連接該轉換電路。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之平衡至非平衡轉換器，其中，該平衡至非平衡轉換器係設計於多層基板內。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之平衡至非平衡轉換器， 其中，該多層基板係為印刷電路板、陶瓷基板或積體電路基板。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之平衡至非平衡轉換器，其中，該第一處理電路係為低通濾波電路。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之平衡至非平衡轉換器，其中，該第二處理電路係為高通濾波電路。
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