延時(shí)線、巴倫基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用

1、1234線性互易元件線性互易元件 常用的線性互易元件包括：匹配負(fù)載、衰減器、移相器、短路活塞、常用的線性互易元件包括：匹配負(fù)載、衰減器、移相器、短路活塞、功分器、微波電橋、定向耦合器、阻抗變換器、濾波器和功分器、微波電橋、定向耦合器、阻抗變換器、濾波器和延時(shí)線延時(shí)線等。等。時(shí)延是電磁波經(jīng)過(guò)待測(cè)件所經(jīng)歷的時(shí)間，英文為時(shí)延是電磁波經(jīng)過(guò)待測(cè)件所經(jīng)歷的時(shí)間，英文為Group Delay Group Delay ，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱 DelayDelay對(duì)于同軸線，時(shí)延有個(gè)簡(jiǎn)單的定義，時(shí)延等于同軸線的長(zhǎng)度除以同軸線中電磁波對(duì)于同軸線，時(shí)延有個(gè)簡(jiǎn)單的定義，時(shí)延等于同軸線的長(zhǎng)度除以同軸線中電磁波的速度，即（定義的速

2、度，即（定義1 1）：）： 對(duì)于功放模塊，電磁波走過(guò)的路程無(wú)法計(jì)算，電磁波的速度不是恒定的，也無(wú)法對(duì)于功放模塊，電磁波走過(guò)的路程無(wú)法計(jì)算，電磁波的速度不是恒定的，也無(wú)法計(jì)算，無(wú)法使用定義計(jì)算，無(wú)法使用定義1 1。需要用到時(shí)延的標(biāo)準(zhǔn)定義，時(shí)延是相位對(duì)角速度的導(dǎo)數(shù)，。需要用到時(shí)延的標(biāo)準(zhǔn)定義，時(shí)延是相位對(duì)角速度的導(dǎo)數(shù)，即：（定義即：（定義2 2） 以實(shí)驗(yàn)室的白色同軸線為例（以實(shí)驗(yàn)室的白色同軸線為例（35cm35cm長(zhǎng)長(zhǎng)1 1根，根，105cm105cm長(zhǎng)長(zhǎng)1 1根），有效介根），有效介電常數(shù)電常數(shù)2.1，所以同軸線中電磁波的速度為，所以同軸線中電磁波的速度為105cm長(zhǎng)同軸線的時(shí)延為長(zhǎng)同軸線的時(shí)延為

3、35cm長(zhǎng)同軸線的時(shí)延為長(zhǎng)同軸線的時(shí)延為l實(shí)測(cè)值與計(jì)算值嚴(yán)格一致。實(shí)測(cè)值與計(jì)算值嚴(yán)格一致。 l同軸線的實(shí)測(cè)結(jié)果顯示：同軸線的實(shí)測(cè)結(jié)果顯示： 時(shí)延與頻率無(wú)關(guān)。時(shí)延與頻率無(wú)關(guān)。35cm長(zhǎng)同軸線的時(shí)延為長(zhǎng)同軸線的時(shí)延為實(shí)測(cè)的實(shí)測(cè)的相位斜率分別為相位斜率分別為-1.80-1.80o o/MHz /MHz 與與-0.61-0.61 o o/MHz/MHz，105cm長(zhǎng)長(zhǎng)同軸線的時(shí)延為同軸線的時(shí)延為根據(jù)定義根據(jù)定義2的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)嚴(yán)格一致的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)嚴(yán)格一致時(shí)延正比于相時(shí)延正比于相位斜率；位斜率；不同頻點(diǎn)處的不同頻點(diǎn)處的相位斜率相等；相位斜率相等；相位斜率分別相位斜率分別為為-1.80o/MHz 與

4、與-0.61 o/MHz。貼片延時(shí)線貼片延時(shí)線同軸線同軸線腔體延時(shí)濾波器腔體延時(shí)濾波器可調(diào)延時(shí)器可調(diào)延時(shí)器 同軸線同軸線常用同軸線纜常用同軸線纜SFF-50-2-2SFF-50-2-2雙雙屏蔽線屏蔽線FLEXIFORM4FLEXIFORM405FJ05FJ670-047670-047半柔半柔線纜線纜備注備注實(shí)物照實(shí)物照介質(zhì)材料介質(zhì)材料PTFEPTFE( (聚四氟乙烯聚四氟乙烯) )PTFEPTFE( (聚四氟乙烯聚四氟乙烯) )PTFEPTFE( (聚四氟乙烯聚四氟乙烯) )有效介電有效介電常數(shù)常數(shù)2.12.1時(shí)延時(shí)延4.7ns/m4.7ns/m4.7 ns/m4.7 ns/m4.7ns/m4

5、.7ns/m插損插損0.64dB/m 0.64dB/m 0.72dB/m0.72dB/m1.12dB/m1.12dB/m1GHz1GHz信號(hào)信號(hào)最小靜態(tài)彎曲最小靜態(tài)彎曲半徑半徑20mm20mm6mm6mm4mm4mm單次彎曲單次彎曲最小多次彎曲最小多次彎曲半徑半徑40mm40mm25mm25mm20mm20mm功率功率/ /210W210W43.7W43.7W常溫常溫1GHz1GHz應(yīng)用環(huán)境應(yīng)用環(huán)境/ /前饋功放前饋功放模擬預(yù)失真功放模擬預(yù)失真功放 貼片延時(shí)線的材料工藝貼片延時(shí)線的材料工藝1 1、材料工藝：、材料工藝：PTFEPTFE和和LTCCLTCC。2 2、電路設(shè)計(jì)：射頻帶狀線；、電路設(shè)

6、計(jì)：射頻帶狀線；3 3、多層、多層PCBPCB基片壓合疊成?；瑝汉席B成。 貼片延時(shí)線的材料工藝貼片延時(shí)線的材料工藝對(duì)比對(duì)比PTFEPTFE（聚四氟乙烯和玻璃纖維）工藝（聚四氟乙烯和玻璃纖維）工藝LTCCLTCC（低溫?zé)铺沾桑┕に嚕ǖ蜏責(zé)铺沾桑┕に噧?yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1 1、熱膨脹系數(shù)與PCB比較接近；1 1、高溫穩(wěn)定性好、大功率導(dǎo)熱快；、高溫穩(wěn)定性好、大功率導(dǎo)熱快；2 2、韌性好、在硬力作用下不易折；、韌性好、在硬力作用下不易折；3 3、焊盤銅箔附著力強(qiáng)。、焊盤銅箔附著力強(qiáng)。缺點(diǎn)缺點(diǎn)1 1、耐高溫不夠強(qiáng)；、耐高溫不夠強(qiáng)；1 1、熱膨脹系數(shù)與PCB比較有偏差；2 2、材質(zhì)較軟，邊角易變形。、材質(zhì)較軟，

7、邊角易變形。2 2、材質(zhì)硬而脆，易折斷。、材質(zhì)硬而脆，易折斷。3 3、焊盤銅箔附著力不夠強(qiáng)。、焊盤銅箔附著力不夠強(qiáng)。l工藝比較（工藝比較（PTFE VS LTCC 工藝）工藝） l采用國(guó)際先進(jìn)射頻帶狀線仿真、設(shè)計(jì)技術(shù)并結(jié)合采用國(guó)際先進(jìn)射頻帶狀線仿真、設(shè)計(jì)技術(shù)并結(jié)合PTFE（聚四氟乙烯和玻（聚四氟乙烯和玻璃纖維聚合物）璃纖維聚合物）低損耗射頻板材制作而成，具有插損小，低損耗射頻板材制作而成，具有插損小，VSWR小，隔離小，隔離度高，幅度及相位平衡特性好，一致性好的性能優(yōu)勢(shì)。度高，幅度及相位平衡特性好，一致性好的性能優(yōu)勢(shì)。 l延時(shí)線的耐熱性強(qiáng)，高溫環(huán)境下工作不會(huì)產(chǎn)生形變、分層、鼓起等可靠延時(shí)線的耐

8、熱性強(qiáng)，高溫環(huán)境下工作不會(huì)產(chǎn)生形變、分層、鼓起等可靠性隱患，同時(shí)，產(chǎn)品各種射頻指標(biāo)如插入損耗、幅度平衡度、性隱患，同時(shí)，產(chǎn)品各種射頻指標(biāo)如插入損耗、幅度平衡度、VSWR、相、相位等隨著溫度變化的漂移也很小。位等隨著溫度變化的漂移也很小。 l產(chǎn)品表面采用鍍錫工藝處理，保證產(chǎn)品表面不易被劃傷，鍍錫工藝還能產(chǎn)品表面采用鍍錫工藝處理，保證產(chǎn)品表面不易被劃傷，鍍錫工藝還能更好地防氧化，使產(chǎn)品的儲(chǔ)存期更長(zhǎng)（可長(zhǎng)達(dá)更好地防氧化，使產(chǎn)品的儲(chǔ)存期更長(zhǎng)（可長(zhǎng)達(dá)2年以上）。年以上）。 貼片延時(shí)線的材料工藝貼片延時(shí)線的材料工藝 貼片延時(shí)線的材料工藝貼片延時(shí)線的材料工藝XDL09-8-080的參數(shù)：尺寸1x1英寸是一個(gè)

9、窄帶的器件 貼片延時(shí)線的材料工藝貼片延時(shí)線的材料工藝SMT爐溫曲線爐溫曲線 貼片延時(shí)線的材料工藝貼片延時(shí)線的材料工藝XDL09-8-080的參數(shù)：l 帶狀線形式，抗外部干擾能力強(qiáng)帶狀線形式，抗外部干擾能力強(qiáng)l S型彎曲走線，感抗小型彎曲走線，感抗小l 介質(zhì)材料韌性好，不容易壓折介質(zhì)材料韌性好，不容易壓折l 3層信號(hào)面，層信號(hào)面，4層地平面層地平面 貼片延時(shí)線的材料工藝貼片延時(shí)線的材料工藝XDL09-8-080的參數(shù)：1腳輸入腳輸入2腳輸出；反之亦可腳輸出；反之亦可貼片時(shí)正面朝上，只有正面有方向標(biāo)志點(diǎn)、引腳貼片時(shí)正面朝上，只有正面有方向標(biāo)志點(diǎn)、引腳1標(biāo)標(biāo)志、引腳志、引腳2標(biāo)志標(biāo)志1腳、腳、2腳、

10、腳、3腳與腳與4腳，任意兩腳間實(shí)測(cè)電阻為腳，任意兩腳間實(shí)測(cè)電阻為0，表明表明3腳腳4腳與信號(hào)相連。所以腳與信號(hào)相連。所以3腳腳4腳焊盤必須為孤島，腳焊盤必須為孤島，不能與地相連不能與地相連延時(shí)線下大面積鋪地，并焊接，保證良好的接地與散延時(shí)線下大面積鋪地，并焊接，保證良好的接地與散熱熱通過(guò)多個(gè)延時(shí)線的串聯(lián)可得到更長(zhǎng)的時(shí)延，此時(shí)相鄰?fù)ㄟ^(guò)多個(gè)延時(shí)線的串聯(lián)可得到更長(zhǎng)的時(shí)延，此時(shí)相鄰引腳須的距離應(yīng)大于引腳須的距離應(yīng)大于2mm2ns Delay line2x2ns Delay line可調(diào)延時(shí)線可調(diào)延時(shí)線主要參數(shù)：主要參數(shù)：1910MHz2010MHz時(shí)延可調(diào)節(jié)量時(shí)延可調(diào)節(jié)量0.5ns相位波動(dòng)相位波動(dòng)1以

11、內(nèi)以內(nèi)插損插損2.3dB以內(nèi)以內(nèi)回波回波-19dBOIP3為為28dBm控制電壓（控制電壓（0V9V）工作溫度工作溫度-40851900MHz可調(diào)延時(shí)線可調(diào)延時(shí)線腔體延時(shí)濾波器腔體延時(shí)濾波器FD-G8514-IS01延時(shí)濾波器延時(shí)濾波器項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱電氣指標(biāo)電氣指標(biāo)頻率范圍（頻率范圍（MHzMHz）890890910910910910975975帶帶 寬（寬（MHzMHz）20206565回波損耗（回波損耗（dBdB）2020（常溫）；（常溫）；1717（高低溫）（高低溫）插入損耗（插入損耗（dBdB）0.600.60（常溫）；（常溫）；0.700.70（高低（高低溫）溫）0.400.40（

12、常溫）；（常溫）；0.450.45（高低溫）（高低溫）帶內(nèi)波動(dòng)（帶內(nèi)波動(dòng)（dBdB）0.150.15（常溫）；（常溫）；0.200.20（高低（高低溫）溫）0.100.10（常溫）；（常溫）；0.130.13（高低溫）（高低溫）相位波動(dòng)（相位波動(dòng)（degdeg）1.51.5（常溫）；（常溫）；2.02.0（高低溫）（高低溫）1.01.0（常溫）；（常溫）；1.31.3（高低溫）（高低溫）中心頻率群時(shí)延（中心頻率群時(shí)延（nsns）/ /13.913.90.2942.5MHz0.2942.5MHz功率容量（功率容量（W W）常溫、常壓下，常溫、常壓下，100100（平均功率）；（平均功率）；800

13、800（峰值功率）（峰值功率） 延時(shí)線在前饋功放中的應(yīng)用延時(shí)線在前饋功放中的應(yīng)用FeedForwardFeedForward環(huán)路對(duì)消原理圖環(huán)路對(duì)消原理圖 延時(shí)線在延時(shí)線在RF_AP功放中的應(yīng)用功放中的應(yīng)用時(shí)延定義時(shí)延定義1 1容易理解，適用于同軸線、微帶線等傳輸線。容易理解，適用于同軸線、微帶線等傳輸線。時(shí)延定義時(shí)延定義2 2是嚴(yán)格定義，實(shí)用于所有情況。是嚴(yán)格定義，實(shí)用于所有情況。網(wǎng)分測(cè)時(shí)延的原理過(guò)程：網(wǎng)分測(cè)時(shí)延的原理過(guò)程： S21 phase(S21) t=-d(phase(S21)/d(2*pi*f) 延時(shí)線在前饋功放中的應(yīng)用延時(shí)線在前饋功放中的應(yīng)用 延時(shí)線在前饋功放中的應(yīng)用延時(shí)線在前饋功

14、放中的應(yīng)用背景：前饋功放環(huán)路對(duì)消調(diào)試中，是通過(guò)改變同軸線纜的長(zhǎng)短使得兩路背景：前饋功放環(huán)路對(duì)消調(diào)試中，是通過(guò)改變同軸線纜的長(zhǎng)短使得兩路的時(shí)延相等。的時(shí)延相等。相位是正斜率，則時(shí)延為負(fù)，電纜需加長(zhǎng)相位是正斜率，則時(shí)延為負(fù)，電纜需加長(zhǎng)定義中定義中“-”在前饋調(diào)試中的意義在前饋調(diào)試中的意義 延時(shí)線在前饋功放中的應(yīng)用延時(shí)線在前饋功放中的應(yīng)用定義中絕對(duì)值在前饋調(diào)試中的意義定義中絕對(duì)值在前饋調(diào)試中的意義1cm長(zhǎng)同軸線纜（有效介電常數(shù)長(zhǎng)同軸線纜（有效介電常數(shù)2.1）對(duì)應(yīng)的時(shí)延：）對(duì)應(yīng)的時(shí)延：1的相位差（頻率帶寬的相位差（頻率帶寬85MHz）對(duì)應(yīng)的時(shí)延：）對(duì)應(yīng)的時(shí)延：所以此處所以此處1cm同軸線對(duì)應(yīng)的相位差約

15、為同軸線對(duì)應(yīng)的相位差約為1.5，實(shí)際調(diào)試時(shí)的經(jīng)驗(yàn)值為，實(shí)際調(diào)試時(shí)的經(jīng)驗(yàn)值為23，基本吻合。，基本吻合。 貼片延時(shí)線的選用貼片延時(shí)線的選用l 制造商制造商Araren公司，未找到第二家公司，未找到第二家l 共有共有12個(gè)產(chǎn)品，其中個(gè)產(chǎn)品，其中10個(gè)窄帶的，個(gè)窄帶的，2個(gè)寬帶的個(gè)寬帶的l 我們部門用的都是我們部門用的都是1x1英寸的窄帶延時(shí)線英寸的窄帶延時(shí)線l 尺寸越大，單位插損越小尺寸越大，單位插損越小 時(shí)延器件的選用時(shí)延器件的選用l 從功率大小和插損角度考慮，要求插損小而功率大的器件選用從功率大小和插損角度考慮，要求插損小而功率大的器件選用延時(shí)濾波器延時(shí)濾波器。l 考慮考慮SMT工藝、一致性、

16、布局空間大小，最好選用工藝、一致性、布局空間大小，最好選用貼片延時(shí)線貼片延時(shí)線。l 考慮成本、可調(diào)可生產(chǎn)性，采用考慮成本、可調(diào)可生產(chǎn)性，采用同軸線繞制同軸線繞制。l 考慮成本、可調(diào)可生產(chǎn)性、而且時(shí)延調(diào)節(jié)范圍比較小，采用考慮成本、可調(diào)可生產(chǎn)性、而且時(shí)延調(diào)節(jié)范圍比較小，采用可調(diào)延時(shí)電路可調(diào)延時(shí)電路。 思考題：思考題：同軸線和貼片延時(shí)線同軸線和貼片延時(shí)線 延時(shí)（或相位）和頻響的關(guān)系？延時(shí)（或相位）和頻響的關(guān)系？ 1、同軸線的延時(shí)和頻響是線性的，所以時(shí)延與頻段無(wú)關(guān)；、同軸線的延時(shí)和頻響是線性的，所以時(shí)延與頻段無(wú)關(guān)； 2、貼片延時(shí)線延時(shí)和頻響是非線性的，不同的頻段時(shí)延是不同、貼片延時(shí)線延時(shí)和頻響是非線性

17、的，不同的頻段時(shí)延是不同的；但，在窄帶范圍內(nèi)是線性。的；但，在窄帶范圍內(nèi)是線性。 貼片延時(shí)線的選用貼片延時(shí)線的選用XDL20-6-100s的指的指標(biāo)顯示：標(biāo)顯示：時(shí)延與頻率相關(guān)，時(shí)延與頻率相關(guān)，這與時(shí)延理論及同軸線這與時(shí)延理論及同軸線的測(cè)試數(shù)據(jù)相矛盾。的測(cè)試數(shù)據(jù)相矛盾。頻率變大時(shí)插損掉頻率變大時(shí)插損掉得很快，我們測(cè)同軸線得很快，我們測(cè)同軸線時(shí)插損變化沒(méi)有這么劇時(shí)插損變化沒(méi)有這么劇烈。烈。原因是什么？原因是什么？ 貼片延時(shí)線的選用貼片延時(shí)線的選用延時(shí)線內(nèi)部為帶狀線結(jié)構(gòu)，以延時(shí)線內(nèi)部為帶狀線結(jié)構(gòu)，以此為模型做此為模型做2個(gè)帶狀線的仿真?zhèn)€帶狀線的仿真仿真仿真1：理想帶狀線仿真，不：理想帶狀線仿真，不

18、考慮鄰近帶狀線之間的耦合考慮鄰近帶狀線之間的耦合仿真仿真2：帶狀線拓?fù)浞抡?，考：帶狀線拓?fù)浞抡?，考慮了鄰近帶狀線之間的耦合慮了鄰近帶狀線之間的耦合。 貼片延時(shí)線的選用貼片延時(shí)線的選用考慮耦合很關(guān)鍵，考慮耦合后考慮耦合很關(guān)鍵，考慮耦合后時(shí)延隨頻率增加而增加，與指標(biāo)相符時(shí)延隨頻率增加而增加，與指標(biāo)相符插損隨頻率變化較大，與指標(biāo)相符插損隨頻率變化較大，與指標(biāo)相符不考慮耦合時(shí)不考慮耦合時(shí)時(shí)延基本不隨頻率變化，與理論一致時(shí)延基本不隨頻率變化，與理論一致插損隨頻率變化較小，與經(jīng)驗(yàn)一致插損隨頻率變化較小，與經(jīng)驗(yàn)一致進(jìn)一步分析進(jìn)一步分析1.3GHz2.5GHz內(nèi)，考慮耦合時(shí)的內(nèi)，考慮耦合時(shí)的時(shí)延大于不考慮耦合

19、時(shí)的時(shí)延，即時(shí)延大于不考慮耦合時(shí)的時(shí)延，即相同相同長(zhǎng)度的帶狀線，如果繞成強(qiáng)耦合的形狀，長(zhǎng)度的帶狀線，如果繞成強(qiáng)耦合的形狀，可以獲得更大的時(shí)延；所以可以以更小可以獲得更大的時(shí)延；所以可以以更小的尺寸獲得相同的時(shí)延量。的尺寸獲得相同的時(shí)延量。1234l 巴倫巴倫的的原理是按天線理論，偶極天線屬平衡型天線，而同軸電纜屬不平衡傳輸原理是按天線理論，偶極天線屬平衡型天線，而同軸電纜屬不平衡傳輸線線，若將其直接連接，則同軸電纜的外皮就有高頻電流流過(guò)（按同軸電纜傳輸原理，高若將其直接連接，則同軸電纜的外皮就有高頻電流流過(guò)（按同軸電纜傳輸原理，高頻電流應(yīng)在電纜內(nèi)部流動(dòng)，外皮是屏蔽層，是沒(méi)有電流的），這樣一來(lái)，

20、就會(huì)影響頻電流應(yīng)在電纜內(nèi)部流動(dòng)，外皮是屏蔽層，是沒(méi)有電流的），這樣一來(lái)，就會(huì)影響天線的輻射（可以想象成電纜的屏蔽層也參與了電波的輻射）天線的輻射（可以想象成電纜的屏蔽層也參與了電波的輻射）。因此，就要在天線因此，就要在天線和電纜之間加入平衡不平衡轉(zhuǎn)換器，把流入電纜屏蔽層外部的電流扼制掉，也就是和電纜之間加入平衡不平衡轉(zhuǎn)換器，把流入電纜屏蔽層外部的電流扼制掉，也就是說(shuō)把從振子流過(guò)電纜屏蔽層外皮的高頻電流截?cái)?。說(shuō)把從振子流過(guò)電纜屏蔽層外皮的高頻電流截?cái)唷?巴倫的基本理論巴倫的基本理論 巴倫的基本理論巴倫的基本理論l抵消抵消法法： 想辦法使流入的想辦法使流入的電流大小相等方向相反電流大小相等方向相反

21、而互相抵消，應(yīng)用較多的用磁環(huán)三線繞的而互相抵消，應(yīng)用較多的用磁環(huán)三線繞的平衡不平衡轉(zhuǎn)換器平衡不平衡轉(zhuǎn)換器。l變壓器法變壓器法：通過(guò)高頻變壓器實(shí)現(xiàn)平衡不平衡轉(zhuǎn)換，原理就像推挽輸出變壓器一樣，把雙向平衡電通過(guò)高頻變壓器實(shí)現(xiàn)平衡不平衡轉(zhuǎn)換，原理就像推挽輸出變壓器一樣，把雙向平衡電流變換成但向不平衡電流。流變換成但向不平衡電流。l高頻開路高頻開路法法：在電纜屏蔽層外皮四分之一波長(zhǎng)處接一個(gè)四分之一波長(zhǎng)的套筒（等于效四分之一波長(zhǎng)在電纜屏蔽層外皮四分之一波長(zhǎng)處接一個(gè)四分之一波長(zhǎng)的套筒（等于效四分之一波長(zhǎng)的開路線），因四分之一波長(zhǎng)開路線對(duì)該頻率視為開路，達(dá)到截?cái)喔哳l電流的作用的開路線），因四分之一波長(zhǎng)開路線對(duì)

22、該頻率視為開路，達(dá)到截?cái)喔哳l電流的作用。l抑制法抑制法：振子經(jīng)過(guò)一高頻扼流圈接電纜屏蔽層外皮，阻止高頻電流流向電纜屏蔽層外皮振子經(jīng)過(guò)一高頻扼流圈接電纜屏蔽層外皮，阻止高頻電流流向電纜屏蔽層外皮。備注：備注：只是截?cái)嗥帘螌油馄さ母哳l電流，并不是截?cái)嗔飨蚱帘螌拥乃懈咧皇墙財(cái)嗥帘螌油馄さ母哳l電流，并不是截?cái)嗔飨蚱帘螌拥乃懈哳l電流高頻電流是在屏蔽層的里面流的。頻電流高頻電流是在屏蔽層的里面流的。 為什么需要用巴倫？為什么需要用巴倫？l 在射頻低頻電路中，為了降低電磁干擾、電源噪聲、底噪、諧波抑制、高頻電流在射頻低頻電路中，為了降低電磁干擾、電源噪聲、底噪、諧波抑制、高頻電流抑制等，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用

23、差分電路來(lái)改善射頻地。抑制等，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用差分電路來(lái)改善射頻地。l巴倫也叫平衡不平衡轉(zhuǎn)換器，部分巴倫有阻抗變換作用；通常用在對(duì)稱振子與同軸巴倫也叫平衡不平衡轉(zhuǎn)換器，部分巴倫有阻抗變換作用；通常用在對(duì)稱振子與同軸電纜連接；達(dá)到電纜連接；達(dá)到饋電平衡的饋電平衡的目的。目的。l饋電平衡：是指電流大小相等，方向相反，對(duì)地阻抗一致，共模電流為零饋電平衡：是指電流大小相等，方向相反，對(duì)地阻抗一致，共模電流為零。 巴倫的作用巴倫的作用(a) From single-ended block to differential pair(b) From differential pair to single-e

24、nded block l 變壓器巴倫變壓器巴倫l 傳輸線巴侖傳輸線巴侖l 微帶線寬帶巴侖微帶線寬帶巴侖饋電平衡饋電平衡磁耦合式磁耦合式、反向式反向式、對(duì)稱式對(duì)稱式、扼流式等平衡器類型。扼流式等平衡器類型。 功放常用的種類功放常用的種類l 帶狀線巴侖帶狀線巴侖l LC巴侖巴侖LC巴倫原理及參數(shù)巴倫原理及參數(shù)l最簡(jiǎn)單的最簡(jiǎn)單的LC巴倫僅有兩個(gè)相同的電感和電容構(gòu)成，如下圖所示：巴倫僅有兩個(gè)相同的電感和電容構(gòu)成，如下圖所示：L C元件值的計(jì)算公式如下：元件值的計(jì)算公式如下： 22*12*inoutinoutfLRRCRRRout和和Rin為單端和輸出端口的阻抗為單端和輸出端口的阻抗 LC巴倫原理及參數(shù)

25、巴倫原理及參數(shù)l實(shí)例：設(shè)計(jì)一個(gè)工作頻率在實(shí)例：設(shè)計(jì)一個(gè)工作頻率在100MHz巴倫，單端和差分阻抗為巴倫，單端和差分阻抗為50歐姆。按照上述公歐姆。按照上述公式計(jì)算得到式計(jì)算得到 L=113nH，C=22.5pF 。LC巴倫原理及參數(shù)巴倫原理及參數(shù)S參數(shù)仿真結(jié)果：參數(shù)仿真結(jié)果： l在在100MHz頻率上幅度和相位和設(shè)計(jì)值基本吻合，不過(guò)頻率上幅度和相位和設(shè)計(jì)值基本吻合，不過(guò)LC對(duì)工作頻率較對(duì)工作頻率較為敏感，因此，該為敏感，因此，該balun的工作帶寬不寬，基本只能工作在的工作帶寬不寬，基本只能工作在100MHz附近。附近。 l可分為可分為 1比比1型和型和1：4型等。型等。1比比1型巴倫只有型巴

26、倫只有平衡不平衡轉(zhuǎn)換平衡不平衡轉(zhuǎn)換的功能、的功能、1 比比4 型巴倫除了型巴倫除了平衡不平衡轉(zhuǎn)換平衡不平衡轉(zhuǎn)換的功能外還可以的功能外還可以進(jìn)行阻抗變換進(jìn)行阻抗變換（1變變4、4變變1）變壓器型巴倫的材料與工作頻率有關(guān)。低頻段采用泊美合金）變壓器型巴倫的材料與工作頻率有關(guān)。低頻段采用泊美合金鐵芯、米波段建議用鐵氧體磁環(huán)（到有線電視分配器拆）、分米波段建議鐵芯、米波段建議用鐵氧體磁環(huán)（到有線電視分配器拆）、分米波段建議空心電感。兩線圈之間要加靜電屏蔽，以防止電容耦合破壞輸出端的對(duì)稱空心電感。兩線圈之間要加靜電屏蔽，以防止電容耦合破壞輸出端的對(duì)稱性。性。在實(shí)際應(yīng)用中，變壓器巴侖應(yīng)用于低頻段范圍。由于

27、在高頻容易受引線寄在實(shí)際應(yīng)用中，變壓器巴侖應(yīng)用于低頻段范圍。由于在高頻容易受引線寄生參數(shù)的影響和磁性材料的損耗增加，不適用。生參數(shù)的影響和磁性材料的損耗增加，不適用。變壓器巴倫原理及參數(shù)變壓器巴倫原理及參數(shù)180 degree Balun TransformersAbalunbalun converts between a balbalanced signal and an ununbalanced signal變壓器巴倫原理及參數(shù)變壓器巴倫原理及參數(shù)l根據(jù)變壓器理論：電壓比 U2/U1=N2/N1=4:2=2:1(線圈數(shù)比)功率比 P2/P1=1:1 （能量守恒）電流比 I2/I1=1:2

28、（I=P/U） 阻抗比 R2/R1=1:4 (R=U/I)變壓器巴倫原理分析變壓器巴倫原理分析仿真結(jié)果仿真結(jié)果主端口主端口2 2的的3 3種接法（接地、懸空、種接法（接地、懸空、1V1V直流）：直流）：lVINVIN信號(hào)不變，說(shuō)明信號(hào)不變，說(shuō)明VINVIN點(diǎn)處阻抗不變，即不影點(diǎn)處阻抗不變，即不影響響B(tài)alunBalun的輸入回波的輸入回波S11S11。lV1-V2V1-V2信號(hào)不變，說(shuō)明巴倫輸出差模信號(hào)不變，信號(hào)不變，說(shuō)明巴倫輸出差模信號(hào)不變，即不影響即不影響B(tài)alunBalun的輸出信號(hào)功率，的輸出信號(hào)功率，AD8362AD8362的檢波的檢波功率不變。功率不變。l巴倫巴倫ETC16423E

29、TC16423用于用于AD8362AD8362檢波時(shí)，端口檢波時(shí)，端口2 2接地接地與懸空皆可。與懸空皆可。實(shí)例：實(shí)例：ETC16423分析分析巴倫ETC16423理想模型仿真電路圖 巴侖在巴侖在AD8362檢波電路中的應(yīng)用檢波電路中的應(yīng)用AD8362AD8362檢波電路中，射頻信號(hào)輸入端口為平衡式雙端口，需用到檢波電路中，射頻信號(hào)輸入端口為平衡式雙端口，需用到M/A-COMM/A-COM公司的巴倫公司的巴倫ETC16423ETC16423，兩個(gè)作用：，兩個(gè)作用：將不平衡的單端口變換為平衡式的雙端口將不平衡的單端口變換為平衡式的雙端口將將5050阻抗變換為阻抗變換為200200 巴侖在巴侖在A

30、D8362檢波電路中的應(yīng)用檢波電路中的應(yīng)用AD8362AD8362的的datasheetdatasheet推薦電路中推薦電路中balunbalun的端口的端口2 2是接地的。是接地的。我們用的電路端口我們用的電路端口2 2是懸空的是懸空的有無(wú)影響？需分析。有無(wú)影響？需分析。 巴侖在巴侖在AD8362檢波電路中的應(yīng)用檢波電路中的應(yīng)用PA-4445FWB1PA-4445FWB1中試發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題：中試發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題：l 20 20塊功放中有塊功放中有5 5塊塊ALCALC功率波動(dòng)功率波動(dòng)（2110MHz2170MHz2110MHz2170MHz）為）為0.7dB1.3dB0.7dB1.3dBl 只跟換巴倫

31、只跟換巴倫ETC1643ETC1643后后ALCALC波動(dòng)波動(dòng)5 5塊功放塊功放都變好為都變好為0.5dB0.5dB以內(nèi)以內(nèi)l巴倫巴倫ETC1643ETC1643的波動(dòng)指標(biāo)批量一致性不好的波動(dòng)指標(biāo)批量一致性不好lALCALC檢波電路中不推薦使用巴倫，改為單檢波電路中不推薦使用巴倫，改為單端輸入檢波方式，檢波功率范圍會(huì)減小約端輸入檢波方式，檢波功率范圍會(huì)減小約10dB10dBl前饋功放中載波對(duì)消檢波電路依然可以前饋功放中載波對(duì)消檢波電路依然可以用巴倫用巴倫ETC1643ETC1643，這個(gè)電路對(duì)巴倫的帶內(nèi)，這個(gè)電路對(duì)巴倫的帶內(nèi)波動(dòng)要求不高波動(dòng)要求不高PA-4445FWB1功放ALC檢波電路 同軸

32、線巴侖同軸線巴侖l 采用采用/4波長(zhǎng)的傳輸線或同軸線來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的傳輸線或同軸線來(lái)實(shí)現(xiàn)180相位變換，阻抗相位變換，阻抗1:1傳輸。傳輸。 傳輸線巴侖傳輸線巴侖l 采用采用/2波長(zhǎng)波長(zhǎng)U型環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)天線振子和同軸線平衡不平衡及阻抗變換型環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)天線振子和同軸線平衡不平衡及阻抗變換。 同軸線巴侖在電路中的應(yīng)用同軸線巴侖在電路中的應(yīng)用 同軸線巴侖在電路中的應(yīng)用同軸線巴侖在電路中的應(yīng)用l 用同軸線構(gòu)成的巴侖。當(dāng)用同軸線構(gòu)成的巴侖。當(dāng)ZA=50 歐姆時(shí)，歐姆時(shí)，R=25歐姆。也可采用歐姆。也可采用 ZA=(50*2R)1/2，來(lái)進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換，此時(shí)，同軸線的電長(zhǎng)度應(yīng)為四分之一波長(zhǎng)。來(lái)進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換，此時(shí)，同軸

33、線的電長(zhǎng)度應(yīng)為四分之一波長(zhǎng)。 微帶線巴侖微帶線巴侖l 微帶線巴侖包括微帶線巴侖包括PCBPCB印制板微帶線傳輸和微帶線集成器件。印制板微帶線傳輸和微帶線集成器件。優(yōu)點(diǎn)：電氣性能穩(wěn)定、工作頻段寬；優(yōu)點(diǎn)：電氣性能穩(wěn)定、工作頻段寬； 印制板微帶線成本低。印制板微帶線成本低。缺點(diǎn)：低頻段應(yīng)用時(shí)，布局空間較大。缺點(diǎn)：低頻段應(yīng)用時(shí)，布局空間較大。 最簡(jiǎn)單的微帶線最簡(jiǎn)單的微帶線baun 也就是一對(duì)耦合微帶線，也就是一對(duì)耦合微帶線，“平行線巴平行線巴侖侖”。采用以中心頻點(diǎn)的。采用以中心頻點(diǎn)的/4波長(zhǎng)微帶傳輸線實(shí)現(xiàn)。波長(zhǎng)微帶傳輸線實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 微帶線巴侖微帶線巴侖S參數(shù)仿真參數(shù)仿真l在頻率較高的情況下（大

34、于在頻率較高的情況下（大于1GHz1GHz），），LCLC巴倫由于電感，電容的寄生效應(yīng)，巴倫由于電感，電容的寄生效應(yīng)，自諧振頻率等影響，性能將變差，而在高頻上，用微帶線設(shè)計(jì)的巴倫在性自諧振頻率等影響，性能將變差，而在高頻上，用微帶線設(shè)計(jì)的巴倫在性能，尺寸上都比較理想。能，尺寸上都比較理想。 微帶線巴侖微帶線巴侖S參數(shù)仿真結(jié)果參數(shù)仿真結(jié)果 帶狀線帶狀線BALUN的原理和應(yīng)用的原理和應(yīng)用3A412SFeatures: 800 1000 MHz 180 Transformer 50 Ohm to 2 x 12.5+j Ohm Low Insertion Loss High Power Even Or

35、der Suppression Input to Output DC Isolation 帶狀線帶狀線BALUN的原理和應(yīng)用的原理和應(yīng)用3A412SThe 3A412S has an unbalanced port impedance of 50 and balanced port impedances of 12.5 to ground with a 25 balance between outputs. This eases the matching of the pushpull amplifiers power transistors, which have low impedance

36、 levels. The output ports have equal amplitude (-3dB) with 180 degree phase differential. 貼片巴侖在貼片巴侖在RF_AP預(yù)失真單元電路中的應(yīng)用預(yù)失真單元電路中的應(yīng)用為什么用巴倫：平衡式輸入輸出電路的廣泛使用為什么用巴倫：平衡式輸入輸出電路的廣泛使用平衡式輸入輸出的優(yōu)點(diǎn)：l抗干擾能力強(qiáng)l抗電源噪聲l抗地噪聲能力強(qiáng)l具有偶數(shù)諧波抑制功能所以平衡式輸入輸出電路在功放電路中應(yīng)用較多：如AD8362檢波管，SC1887預(yù)失真芯片。微帶線是單端非平衡端口，與平衡式端口相連時(shí)需要巴倫進(jìn)行變換。同軸線巴倫舉例-為什么要用同軸線巴倫圖為射頻信號(hào)通過(guò)同軸線與雙極天線發(fā)射出去1) 屏蔽層導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有磁場(chǎng)，根據(jù)安培定律，I1與I2大小相等方向相反；2) 電流I2部分流到右側(cè)天線即I3，部分流到屏蔽層外側(cè)即I4，I3與I4的大小比例與這兩個(gè)方向的阻抗值相關(guān)；當(dāng)同軸線長(zhǎng)度是半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，I4這一路的阻抗為0歐姆，I4將遠(yuǎn)大于I3。3)這里的4個(gè)電流都是高頻電流，電流I4產(chǎn)