Splitter之七：Balun构成的功分器 留言

Balun指标

Balun的指标与功分器有点相似：

1、工作频段；

2、功率容量（磁芯Balun对应电流容量）；

3、端口电压驻波比；

4、输入输出之间的插入损耗；

5、功率平衡度——或者说支路功率差；

6、相位平衡度——Balun平衡端两个支路的相位相差180度；

正是由于Balun将单端信号变为两个等功率、相反相位信号，就是单端转差分功能，或者反过来用。

本文只普及微带Balun基础知识，将在后续系列文章中深入讨论Balun的仿真设计。

Balun结构常见的是以下五类：

1、RLC集总Balun ；

2、 磁芯Balun；

3、PCB微带线Balun或带状线Balun；

4、同轴Balun；

5、结构件Balun；

本文图片来自于网上图片或加工。侵删。

 

RLC集总Balun

下面两个图本质是同一个电路，根据L和C对信号相位响应不同的原理设计出来的。

RLC集总Balun带宽很窄，因为RLC集总Balun依靠电感和电容的串并联结构，共同达到移相+/-90度，所以频率稍微错开一点，相位就变了。

 

磁芯Balun

磁芯Balun有个很大的优点，线长度没有波长这把尺子衡量，所以带宽理论上没有限制，实际上低频受自感抗限制、高频受磁芯本身的频率和绕线分布参数限制，即使如此，高低频可以相差2个数量级甚至以上。所以广泛应用于模拟信号的ADC取样。

磁芯Balun常用于射频前端，如混频器、ADC取样等等。

磁芯Balun也常用于数字信号，因为数字信号频谱很宽。其它4种无源Balun是不能用于宽频谱数字信号的。

 

同轴Balun

同轴Balun也有各种结构，以下这种是U形同轴电缆焊接在PCB板上：

同轴电缆长度为1/4导波波长。

上图两块白色区域是安装两个PA封装留出的窗口，每个封装内部装有两个PA芯片。因为这种Balun差分平衡PA，能降低二次谐波分量，甚至能改善P1dB压缩点。关注本公众号，后续文章会讲到。

补充一点，这块功放PCB还用了两个3dB电桥耦合器，也是当做一分二的等功分器来使用的。看看在哪儿？

 

PCB微带线Balun

下图左是个等功分一分二的微带线T形节，再将一个支路延长1/2波长得到180度的相位差的差分信号，再分别驱动偶极子的两臂。

上图右也是偶极子天线，但信号从一个臂上穿过PCB缝隙，耦合（或连接）到另一个臂。

这两种Balun都与波长相关，所以带宽都较窄。如果非要矮子里面选长子，上图右这种Balun结构，1/4波长对应的带宽更宽些。

 

结构件Balun

常用于基站双极化偶极子，结构件组合或结构模具一体成型，如下图所示。

左图为碗状双极偶极子，右图为十字双极偶极子。

 

上述这五种结构的Balun都是无源Balun，是否存在有源Balun呢？

其实，差分驱动器可以看成是有源Balun，广泛应用于线路驱动器。有些芯片本身是差分输出的，例如Seders、光模块、Clock芯片等等。

有源Balun低频点可达0Hz，高频点受芯片工艺限制。

 

原文始发于微信公众号（看图说RF）：017_Splitter之七：Balun构成的功分器