了解RF及其转型功能

平衡 - 不平衡变换器(平衡 - 不平衡收缩)是双端口组件放置在源和负载之间时的差分，平衡RF功能块必须连接到一个单端，接地参考之一。虽然它往往是在射频讨论“掩盖”，因为它没有明显的值添加到RF信号链，此无源部件是在常见的情况下是必不可少的。

例如，在需要时，一个单端功率放大器(PA)被驱动的偶极天线元件(平衡负载)或鞭状天线(单端)被供给差动前端放大器。你可能熟悉的大众市场，用来连接屋顶，在空中300Ω偶极天线广播电视到75Ω同轴电缆，然后连接到电视机本身的运行(低成本的平衡 - 不平衡一些较老的电视假定偶极天线被设置在电视机，所以只有一双300Ω，平衡螺杆末端的输入，在这种情况下，另一种平衡不平衡转换器将需要使从同轴电缆相反转变到电视机输入)。

然而，需要平衡不平衡转换器延伸超过电视和它们的天线：在最近几年，射频集成电路越来越多地使用他们的内部拓扑差动配置，因为这提供了改进的抗噪性和更好的整体射频性能，而且在非常低的成本增由于集成电路的设计的性质。

转换器是不是新的，甚至相对较新的组件。因为无线电话的初期，他们已经被用来解决单端/平衡的困境。现在，在便携，手持设备和物联网应用的增长意味着对微小的，相对低功率的不平衡变压器的巨大需求。这些可以使用类似于用于带通滤波器，定向耦合器，和SAW型振荡器陶瓷为主制造构成。

平衡 - 不平衡参数，拓扑和施工

几乎所有RF巴伦的设计是基于变压器，该变压器，具有讽刺意味的是，在电子工具包中最古老的组成部分之一。不同于传统的变压器，其用于到步骤电压向上或向下 - 变压器的历史作用 - 变压器状巴伦代替用于拓扑转化和常信号路径隔离。平衡不平衡转换器必须作为一个RF传输线，并通常需要更宽的带宽和更好的信号 - 处理特性在带宽比变压器需要。

最明显的方式来建立一个平衡不平衡转换器是一个双绕组变压器为基础的设计(图1)，与一侧接地，另一侧的浮动(差分)。的平衡 - 不平衡不具有确定的“输入”和“输出”端口，但可用于任何一种方式;换言之，同样的平衡 - 不平衡变换器元件可以用于单端至平衡转换以及相反。

简单的平衡 - 不平衡配置图片

图1：一个最简单的不平衡变压器的配置是使用射频兼容的变压器建成;在平衡侧的中心抽头是可选的，往往不需要的。

当平衡不平衡转换器是使用变压器状绕组建成，它也可以提供电阻的源到负载阻抗匹配通过选择合适的主/次级匝数比，使用公知的公式：

式(1)这允许单个组件有两个作用，从而降低了成本，占用空间和BOM。

如变压器，不平衡变压器出现乍一看是简单的组件，但在现实中也不是简单的。不平衡转换器具有重要的顶层RF参数包括频率范围，带宽，插入损耗，幅度失衡，相位不平衡，线性度，失真，额定功率，尺寸和成本。 (这与无源元件的标准定义，所以没有必要去通过他们在这里)。需要注意的是一些厂商指定的带宽在-1 dB点，以及更常见-3 dB点;使用更严格的1 dB带宽内的平衡不平衡转换器，将导致更好的性能，降低的失真，和更好的线性。

尽管一个基本平衡不平衡变换器的简单变压器状拓扑结构，许多其它的设计和配置是可能的，并在实践中使用，通过操作参数的优先级，频率和带宽，功率电平，可用的组件，和成本决定。注意，并非所有的应用都需要在除了接地/浮动变换电隔离;一些不平衡转换器是用来提供了转型，但不是孤立;一种碱性非孤立的在某种程度上类似于一个AC-线自耦变压器(图2)。

非隔离型平衡 - 不平衡的图像

图2：阿非隔离平衡 - 不平衡变换器可以使用单个绕组，带有接地中心抽头构建;原理图是类似于用于调整交流电力线设置的自耦变压器，但设计必须具有射频指标。

与大多数的性能参数，有选择巴伦时，必须作出权衡和折衷。对于如的IoT单元和单波段智能手机等设备，所需的工作频率占有比较窄带，标称频率通常只有百分之几。这简化了平衡不平衡转换器的设计，并且允许在其他参数权衡更多的灵活性。然而，多频段智能手机，它必须在分离的波段操作，有较大的不平衡变压器的挑战。该溶液有要么使用多个，频带特定不平衡变压器，或一个宽带平衡不平衡转换器，这将有可能减少线性度和平整度横跨感兴趣的范围，以及更高的插入损耗。

单个平衡 - 不平衡变换器，通常能够满足应用程序的多个设计标准，在很多情况下。然而，仅仅作为一个多级滤波器有时需要以代替简单，单级滤波器的以平衡之间的设计目标的权衡和折衷，多个平衡不平衡转换器可以在各种配置中使用。图3示出了用于实现宽通带的实现，而图4示出了平衡不平衡变换器型变压器被预补偿，以克服幅度和相位不平衡问题。

ADI公司AD6645-80图单不平衡变压器

图3：当单个平衡 - 不平衡变换器和简单的结构不能满足多种设计目标，两个(或多个)可以在更复杂的配置中使用;这里，两个是用作变压器耦合的输入为一个宽带A / D转换器。 (ADI公司提供)

ADI公司AD6645-80图多不平衡变压器配置

图4：另一个多平衡不平衡转换器配置，再次为一个宽带A / D转换器的输入，使用一个补偿-平衡 - 不平衡型变压器串联与另一个平衡不平衡转换器。

额定功率对于许多应用也低，并耗散由于损耗不是问题。然而，平衡不平衡转换器的规格，必须检查的峰值功率的处理，以及平均能力，特别是当信号的占空比高时，传输大块数据时作为与先进无线协议完成，例如。小线绕不平衡变压器可用于处理这些稍高的功率电平与只相比陶瓷为主实现小幅增加足迹和高度。

巴伦的例子显示了低功耗设计的多样性

非平衡变压器瓦成千上万的量级功率处理收视率呈现严重的电流处理和散热的问题。它们可以重轨线路，管道，或同轴电缆的建成;特别设计的射频波导时使用的功率电平是在几千千瓦，频率是在一个多GHz范围内。

低功耗应用有非常不同的物理情景。例如，MABA-007159-000000从M / A-COM是一个线绕1:1 RF传输线平衡转换器/变压器的操作从4.5至3000兆赫(图5)。它可以处理高达250兆瓦或30毫安。尽管它的简单示意图(图6)，它是高频成分，因此必须通过RF参数包括插入损耗，输入阻抗(古老的史密斯圆图)，相位不平衡，和幅度不平衡(图7)来表征。尽管它的非单片结构，它是一个具有小尺寸的约3.8×3.6毫米的表面安装部件，并能与标准组件的处理的生产设备中使用。

M / A-COM MABA-007159-000000的图像

图5：M / A-COM MABA-007159-000000使用绕线组装的方法来建立一个1：1的射频传输线平衡 - 不平衡/变压器，宽带运营从4.5到3000兆赫。

在M / A-COM MABA-007159-000000示意图

图6：马坝-007159-000000示意图是由AC-线或小信号的变压器没有什么区别。

M/A-COM射频性能图图片

图7：尽管简单的原理，M / A-COM提供了一组需要使用该宽带不平衡变压器设计射频性能图表。

其他应用程序使用集成的单片非平衡变压器比如意法半导体BAL-CW1250D3，专为2400 MHz至2500 MHz的WLAN应用;它尺寸仅为1.2×1.2毫米，装在一个5凸点倒装芯片封装。这50Ω输入平衡不平衡变换器的明确意图是匹配ST-爱立信RFIC CW1250，CW1150，在其系统结构CW1260收发器(图8)，并使用集成无源器件技术在非导电性的玻璃基板制成。由于与M / A-COM的一部分，该供应商提供了一套完整的射频规格，但在这里，他们是只为多，较窄的带宽相比，宽带M / A-COM设备(图9)，该设备的目标。

意法半导体BAL-CW1250D3不平衡变压器图片

图8：内置作为一个单片器件，窄带意法半导体BAL-CW1250D3平衡不平衡转换器被设计为一组特定的ST-Ericsson的收发器的BOM和接口的一部分。

意法半导体RF图形图像

图9：同样，供应商提供了一套全面的射频图表，涵盖了插入损耗，差分和单端回波损耗，幅度和相位失衡，二次谐波失真。

摘要

接口差分RF电路的单端的人所面临的挑战已经与射频(及其他)的设计界多年。平衡不平衡转换器(平衡/非平衡)是一个简单的外观的被动组件，具有一个几乎微不足道概略其中通过变换一个信号构成其他解决的挑战，并能在两个方向使用。一个基本平衡 - 不平衡是一个专门的RF变压器的变型，并且有许多相似之处它;有些系统有冲突的规格，可满足使用的几种非平衡变压器组合以及更复杂的拓扑结构和互连配置。