[发明专利]紧凑的平衡不平衡变换器

说明书

技术领域

本发明涉及平衡不平衡变换器(balun transformer)，更具体地 涉及以薄膜多环路配置实现的紧凑的平衡不平衡变换器。

背景技术

平衡/不平衡变换器(balun)是无线系统中的双平衡混频器和推 挽放大器设计的关键部件。其从不平衡输入提供平衡输出。无线应用 的平衡输出要求在彼此相位差为180°的两个输出端中的每一个上的一 半输入信号幅度。原则上，使用绕线式线圈的传统线圈变换器设计能 够产生这个结果。但是，由于漏磁和绕组之间的电容耦合，传统的绕 线式器件具有几百兆赫的频率上限。当前的无线应用要求低功率下的 极高频操作。有源平衡不平衡变换器设计虽然提供高频，但却在高DC 功耗下工作。因此，最好是无源平衡不平衡变换器。在已知的无源平 衡不平衡变换器设计当中，Marchand型器件已经成为无线应用优先 选择的器件。其提供卓越的平衡，并且可以做成小的、容易集成的几 何形状。从小型化的观点来看，优选的Marchand平衡不平衡变换器 是螺旋线圈型的。T.Gokdemir等人报告了一种螺旋Marchand平衡 不平衡变换器(T.Gokdemir et al.，IEEE MTT-S Int′l Microwave Symp.Dig.，pp.401-404)。他们利用GaAs MMIC技术和两条并排的 螺旋形微带线实现了螺旋形平衡不平衡变换器。

Chen等人也报告了利用弯曲线配置进行的单片无源平衡不平衡 变换器设计。有关内容请参阅″Broadband Monolithic Passive Baluns and Monolithic Double-Balanced Mixer″(Chen et al.IEEE Trans. Microwave Theory Tech.，Vol.39，No.12，pp.1980-1991)。这些设计具 有利用空气桥(air bridge)来访问带状线的“矩形螺旋形”配置。

在2000年8月1月颁发的美国专利No.6097273中描述了更紧凑 的平衡不平衡变换器设计。这种设计使用了螺旋形环路的薄膜叠层， 其中不同平面上的多个环路具有偏移但叠置的关系。

人们仍然需要紧凑的并且能够被容易、有效地集成的高频、低功 率的平衡不平衡变换器。

发明内容

按照本发明的一个方面，以初级环路和次级环路相互叠置的堆叠 设计来实现具有多个变换器环路的平衡不平衡变换器。通过在垂直方 向上对准环路而不是偏移环路来缩小器件的面积。按照本发明的另一 个方面，在多个(至少两个)层的每一个层上嵌套多个变换器环路， 并且利用位于不同层上的跨接线(crossover)将给定层上的变换器环 路连接在一起。

附图说明

结合附图，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1例示了使用交错的初级和次级环路的常用现有平衡不平衡变 换器配置；

图2是沿图1的2-2观察的剖视图；

图3示出了初级和次级环路位于基底不同侧的可替代布置；

图4例示了按照本发明的一个方面，在垂直方向上对准环路的堆 叠环路配置；

图5是图4中所示的两个层的示意性平面图表示；

图6是示出具有带抽头的次级线圈(split secondary)的平衡不 平衡变换器实施例的电路图，其是图7-9中所示的实施例的电气表示；

图7A和7B是示出平衡不平衡变换器的次级环路的本发明的多 层平衡不平衡变换器件的第1金属层的示意性平面图；

图8是示出平衡不平衡变换器的初级环路的本发明的多层平衡不 平衡变换器件的第2金属层的示意性平面图；

图9是示出初级环路的互连线的本发明的多层平衡不平衡变换器 件的另外的金属层的示意性平面图；以及

图10A-10C例示了可替代的环路形状。

具体实施方式

参照图1，图1中示出了传统的平衡不平衡变换器的结构，其中 初级环路通道(runner)12和次级环路通道14在基底11上并排形成。 图2是沿图1的2-2观察的剖面图。