[发明专利]平面微带Marchand balun等效电路模型的建立方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种balun等效电路模型的建立方法，尤其是用于建立平面微带Marchand balun的模型，属于信息技术领域。

背景技术

Balun（Balanced to unbalanced transformer，Balun)是平衡-非平衡转换器的简称，在微波平衡混频器、倍频器、推挽放大器、相位检波器，单边带调制器，天线反馈网络等设备中得到广泛应用。Marchand balun（即由Marchand于1944年提出的一种平面Balun结构）是最为常用的一种balun，现有对balun进行建模的方法有等效传输线综合法和集总元件拟合法。

等效传输线综合法参见C.-M. Tsai and K. C. Gupta, A generalized model for coupled lines and its applications to two-layer planar circuits, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 40, pp. 2190-2199, 1992.。该方法使用传输线参数建立Marchand balun的模型，虽然能够较好的体现其传输特性，但是这种方法计算复杂，公式冗长，而且所建立的模型不能用于通用的spice仿真程序。

集总元件拟合法参见T.-h. Chen, K. W. Chang, S. B. Bui, H. Wang, G. S. Dow, L. C. T. Liu, T. S. Lin, and W. S. Titus, Broadband monolithic passive baluns and monolithic double-balanced mixer, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,, vol. 39, pp. 1980-1986, 1991。该方法使用全波电磁场仿真结果或测量结果对等效电路的部分或全部参数进行拟合，虽然可以获得较为准确的模型结果，但是这种经验模型一方面需要耗费较多的硬件资源和时间，另一方面与balun实际的物理性质并不相关，不能适应变化的尺寸。

迄今为止，对Marchand balun的模型尚未出现一种快速简单、适应性强的有效建立方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法简单、方便实用、适用范围广泛、有明确而严格的电路表述和物理含义，便于计算Marchand balun性能和实现系统协同仿真的Marchand balun等效电路模型的建立方法。

为了达到以上目的，本发明提出的平面微带Marchand balun等效电路模型的建立方法，包括以下步骤：（1）将Marchand balun结构分为相同的四分之一波长第一、第二部分耦合微带线，通过三个线间耦合电容                                               、、将两个LC双π结构并联在一起，构建第一部分耦合微带线的等效电路模型结构，第一个LC双π结构由电容、、和电感、组成，第二个LC双π结构由电容、、和电感、组成；等效电路模型结构具有四个端口，第一端口位于电容旁侧且与位于电容旁侧的第三端口同侧，第二端口位于电容旁侧且与位于电容旁侧的第四端口同侧；（2）由公式、、 分别计算出耦合系数k、奇模特征阻抗和耦模特征阻抗；是Marchand balun的负载阻抗，是Marchand balun的源阻抗，是单根传输线的特征阻抗；（3）将所述等效电路模型结构分解为耦模等效电路和奇模等效电路，由公式、、和求解出等效电路模型结构的等效电感、等效电容、耦合电容及等效互感，为Marchand balun工作的中心角频率；（4）分别构建等效电感为、等效电容为、耦合电容为及等效互感为的第一、第二部分耦合微带线的等效电路模型结构，合并所述第一、第二部分耦合微带线的等效电路模型结构即得到Marchan balun等效电路模型。

本发明提供的方法简单，方便实用、有明确而严格的电路表述和物理含义，所建立的模型适用范围广，可用于具有spice仿真功能的各种EDA工具，在提高仿真速度的同时能够保证较高的精度。便于计算分析平面微带Marchand balun的时域和频域特性，便于实现系统协同仿真，能够用于在PCB或芯片上的平面微带Marchand balun模型的建立。

附图说明

下面参照附图结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明；