巴伦的设计与仿真分析(含阻抗匹配) |
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一般巴伦可以分为三种,分别为同轴线巴伦, LC巴伦, 微带线巴伦。 一、同轴线巴伦用在电视机的75欧姆同轴转300欧姆双线的连接上。因为它除了是平衡-不平衡转换外,还附带1:4的阻抗变换功能。其理论知识如下:
二、微带巴伦的频宽与节数有关 三、LC巴伦为窄带巴伦,可以根据不平衡端的阻抗 , 和平衡端的阻抗去计算相应的电感电容值去设计,其理论如下: 依据该理论,设计特征频率为1.4Ghz,不平衡端为50欧姆阻抗,平衡端为100-50*j 欧姆阻抗的LC巴伦; 1. 首先把平衡度的复阻抗串联电感,使其谐振。 2.依据不平衡端阻抗50欧姆, 平衡端阻抗100欧姆,计算得到对应的电感电容。 3.根据计算得到的电感电容设计对应的巴伦后,在平衡端加上第一步计算的电感即可。 根据第一步,谐振电感使用SMITH图计算,可得为5.6nH串联; 根据第二步计算得电感为
得出电路如下: 可以看出该不平衡转平衡电路没问题,两个端口间的回损都很好到达-50dB, 而S21几乎为0 。 现将平衡端的100欧姆改为需要的100-j*50欧姆的复阻抗,再把谐振电感5.6nH拆为两部分与其串联,观察其性能变化,可以看出该阻抗匹配是成功的,性能与上图基本一样。 作为实际使用的时候,平衡端需要变换为两个差分端口, 差分端口有接地连接。所以100-j*50欧姆 将变换为 50-j*25欧姆,电路图和性能变为如下: 可以看出S21和S31 都是-3dB , 证明从1端口输入的能量,会被2,3端口平分, 从而达到了不平衡-平衡的无损耗转换。另外2和3端口的相位会有180度相位差, 即2和3端口的信号为差分信号。从SMITH图看出1端口匹配良好。 而2,3端口匹配的S22,S33看起来似乎不良好,但依据上面第一次的测试方式来测试平衡端口的输出方法,其按道理应该是匹配的。也依据S21和S31都是-3dB,可以判断信号几乎是无损传输的,所以也能推论出2,3端口是匹配的。 推理:应该是因为平衡端口,不能只测量单个,应该两个同时测量,才是准确的。
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