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應用於高整合RF模組的平衡-不平衡轉換器設計

上網時間: 2011年08月02日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:巴倫  混頻器  不平衡轉換器  HBT  馬卡德巴倫 

設計與模擬

平衡同軸電纜使180度埠擁有與0度埠相同的對地阻抗和共振。透過該平衡部份,兩個埠便有效擁有用於接地的同軸護套,理論上可製造出完美的振幅和相位平衡。重要的是,該巴倫可實現平面結構,如圖3所示。耦合線可實現實體接地側端或末端耦合。


馬卡德巴倫的佈局有獨立的主次之分,傳輸線變壓器則無。此外,差分輸出埠對DC的對稱連接允許DC和IF在混頻器和其他元件中回流。

設計要求

在本文中,我們將可看到5-25GHz的平面馬卡德巴倫設計。該設計的實體要求如下:

* 總長度:λ/2,其中λ為頻段中最高頻率的波長。

* 預設長度為3575μm。

* 耦合線長度:λ/4,其中λ為頻段中最高頻率的波長。

* 預設長度為1788μm。

* Z0e = 高,盡可能將到地平面的距離設置為最大。

* Z0e = 低,盡可能將到地平面的距離設置為最小。

* 不平衡、單端輸入埠阻抗= 50Ω平衡,差分輸出埠阻抗= 50Ω

* 輸出單端埠= 25Ω

該設計中,單端S-參數為:

S11 = 0, 匹配

S21, S31, S12, S13 = -3dB

S22, S33, S23, S32 = -6 dB

具有平衡輸出時的S-參數變為:

S11, S21 = 0, 匹配

S21, S12 = 低損耗.

使用IE3D進行EM模擬

隨著對於更高系統整合和相應的高密度封裝需求,多層結構已成為必要。現代MMIC設計採用了多種三維結構和佈局。電傳播為純-橫電磁波(TEM)的佈局則可使用電路模擬器。

TEM分析僅適用於設計低頻MMIC,其中的寬度和基板厚度都比波導波長更小。總之,EM求解器提供了一種優越的解決方案,該解決方案中考慮如下因素:

1. 多導線傳輸線

2. 串擾效應

3. 激振效應

4. 計時誤差

5. 皮膚效應損耗

6. 電阻-電容時間常量效應

7. 斷點效應

8. 互聯效應

9. 封裝效應

Mentor Graphics的IE3D全波EM模擬解決方案在此用來為馬卡德巴倫建模。IE3D據稱是一個以全3D動差法為基礎的模擬器,該模擬器可精確地解決在x/y座標系統並堆疊於z向座標的圖層集合結構問題。)為了模擬巴倫結構,金屬將模擬其真實厚度。IE3D適用於解決MMIC常見的多層被動結構問題和PCB設計,其中大部份結構基於水平疊加。


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