[发明专利]一种嵌入阻抗变换功能的紧凑型变压器威尔金森巴伦

说明书

本发明属于射频集成电路领域，具体提供一种嵌入阻抗变换功能的紧凑型变压器威尔金森巴伦；本发明采用变压器结构，在两个并联变压器之间引入RLC网络，将阻抗匹配、差分转单端/单端转差分功能嵌入到威尔金森功率合成器中，使得威尔金森巴伦能够实现在完成功率合成或分配的同时，将两个差分复数阻抗与单端50Ω阻抗匹配在一起，并且两个差分端口之间具有电隔离。综上，本发明提供一种嵌入阻抗变换功能的紧凑型变压器威尔金森巴伦，在目标频段可以实现功率合成/分配、阻抗匹配、单转差分/差分转单、差分端口电隔离功能，在不影响隔离度与插入损耗的前提下显著减小了功率合成器的面积。

技术领域

本发明属于射频集成电路领域，具体提供一种嵌入阻抗变换功能的紧凑型变压器威尔金森巴伦。

背景技术

威尔金森功率合成器作为最受欢迎的微波元件之一，被广泛应用于移相器、混频器、功率放大器以及相控阵系统中；传统威尔金森功率合成器由两根四分之波长传输线及一个隔离电阻组成，需要占据较大的面积，其三个端口全部匹配、且两个输入端口之间具有隔离。

目前已经有很多工作致力于提升威尔金森功率合成器的性能，包括：减小面积、拓展带宽等等；然而如今很多有源元件具有差分复数输出阻抗，因此需要一种带有阻抗变换和单端转差分功能的威尔金森功率合成器；例如，功率合成电路常用于功率放大器中用来提高输出功率，但是，大部分子功率放大器具有差分复数输出阻抗，而整个功率放大器则需要单端50Ω输出阻抗，如果采用传统差分威尔金森功率合成器，则需要两个额外的阻抗变换网络和一个巴伦，这会导致额外的损耗与面积，如图1所示。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的问题，提供一种嵌入阻抗变换功能的紧凑型变压器威尔金森巴伦；本发明采用变压器结构，在两个并联变压器之间引入RLC网络，将阻抗匹配、差分转单端/单端转差分功能嵌入到威尔金森功率合成器中，使得威尔金森巴伦能够实现在完成功率合成或分配的同时，将两个差分复数阻抗与单端50Ω阻抗匹配在一起，并且两个差分端口之间具有电隔离。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种嵌入阻抗变换功能的紧凑型变压器威尔金森巴伦，包括：2个变压器与RLC网络；其特征在于，所述威尔金森巴伦具有1个单端端口与2个差分端口，其差分端口的阻抗虚部为正；所述RLC网络包括：4个电容C₃、2个RC枝节与1个电容C₁；2个变压器的初级线圈一侧并联、再与电容C₁并联，且并联后一端接地、另一端作为单端端口；2个变压器的次级线圈一侧分别串联电容C₃后作为2个差分端口，2个变压器的次级线圈的同一端之间分别并联RC枝节，RC枝节由电阻R₁与电容C₂并联构成。

进一步的，所述威尔金森巴伦的器件参数满足：

其中，k为变压器的耦合系数、L_s为变压器次级线圈电感、L_P为变压器初级线圈电感，ω为角频率，C_p为变压器寄生电容，C₁、C₂、C₃分别为电容C₁、C₂、C₃的电容值，Z₀为单端端口的特征阻抗，R-jX为差分端口的阻抗的共轭、R为R为差分端口特征阻抗的实部、X为差分端口看特征阻抗的虚部。