[发明专利]多层式射频晶片型平衡至非平衡转换器

说明书

技术领域

本发明是关于平衡至非平衡转换器(balance-to-unbalance，balun)。特别是，关于一种多层式射频晶片型平衡至非平衡转换器(multilayer radiofrequencv chip balun)。此转换器适合制作成晶片型大小元件，及应用于无线区域网路(wireless local network)及个人行动通讯设备中。

背景技术

平衡至非平衡转换器是一种将非平衡式结构或是信号与平衡式结构或是信号作转换的装置。平衡式信号的特性是两个具有大小相等但相位差(phase difference)180度的信号。许多模拟电路往往需要平衡式的输出与输入，既可以降低杂讯、改善高次谐波的发生，也可以提高电路的动态范围。

平衡至非平衡转换器有多种，主要分为主动式(active)与被动式(passive)。一般被动式平衡至非平衡转换器可以分为集总式(lumped-type)、绕线式(coil-type)及分布式(distributed-type)三种。集总式的型式是利用集总式电容及电感，一方面作阻抗匹配，一方面产生180度的相位差及相等信号大小的平衡。此集总式平衡至非平衡转换器的尺寸微小，非常轻巧。但操作频宽较小，且不容易维持其相位差及信号大小的平衡。绕线式平衡至非平衡转换器则广泛使用在较低频带和UHF(ultrahigh freqency)频带，但应用在超过UHF频带时会有过大的损耗，而且缩小化程度已达极限。分布式平衡至非平衡转换器主要有180度混成型(hybrid)和马式(Marchand)两种。180度混成型平衡至非平衡转换器常使用在微波频带，也有很好的操作频宽特性，但应用在射频(RF)时，频率介于200MHz至数GHz之间，由于其由数节四分之一波长的传输线所构成，所以尺寸往往太大，即使利用曲折(meander)的方式，也很难大量缩小其面积，若利用一功率分配器再加上一对不同长度传输线以产生180度相位差的结构，也有尺寸过大的问题。

目前最常使用的马式平衡至非平衡转换器是利用两节四分之一波长的耦合线所构成，如图1所示。此种平衡至非平衡转换器拥有相当大的使用频宽，不仅相位平衡度佳，而且功率分配度也佳。一般而言，此种马式平衡至非平衡转换器所使用的传输线必须具有较大的耦合量，其频宽才会良好，因此选择使用不占面积的垂直耦合(broadside coupled)的方式，并适合利用曲折方式加以缩小，常见于射频上的应用，并配合利用高介电系数的材料予以缩小化。

美国专利5,497,137的文献里，公开了一种晶片型的转换器(chip typetransformer)，如图2所示。此晶片型的转换器包括一积层薄板(laminate)200，此积层薄板备有第一至第五介电基板(dielectric substrate)214a-214e，此五片介电基板被往上堆叠(superimposed one on the other)而成。在第一介电基板214a的一主要表面(main surface)上形成一接地电极(earth electrode)216。在第五介电基板214e的一主要表面(main surface)上也形成一接地电极230。在第二介电基板214b的一主要表面上形成一连接电极(connecting electrode)220。在第三介电基板214c的一主要表面上形成一第一带线(strip line)222，此第一带线222是由一第一螺旋状部分(spiral portion)224a和一第二螺旋状部分224b所构成的。在第四介电基板214d的一主要表面上形成一第二带线226和一第三带线228，此第二带线226和第三带线228分别与第一带线222的第一螺旋状部分224a和第二螺旋状部分224b电磁性连结(electromagnetically connected)。此晶片型的转换器的结构是使用垂直耦合的方式，并配合利用高介电常数的材料来达到缩小化。但，在低介电常数的材料则无法将元件缩小至晶片型的尺寸。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种多层式射频晶片型平衡至非平衡式转换器，本发明克服了传统平衡至非平衡转换器的缺点，且大幅缩小元件尺寸，并达到平衡端口至非平衡端口阻抗匹配。

为实现上述目的，本发明提供的一种射频晶片型平衡至非平衡转换器，包含有：

一输入端口；

一第一和一第二输出端口；