关于balun的一些仿真和思考[通俗易懂]
為了提高共模抑制能力,很多芯片的輸入輸出口會設計成差分口,在射頻電路中也是如此。最近在項目測試中,一個關于balun的問題困擾了我很久,遲遲沒有想明白。
我爸說:“當一個問題你久久思考卻毫無頭緒時,你就暫時放一放。也許有天突然開竅,你就想明白了?!?/strong>
然后,今天我就突然想明白了,那么我們回歸正題,說說我遇到的問題。
1、錯誤的初始設計,電路圖如下:
IC端的差分輸入端口是一個相對較高的阻抗(對于射頻50ohm系統而言),balun嘛,就是一個阻抗變換的元件,那么如果差分端的阻抗是400ohm,對于1:1的balun而言,那么從單端看入的阻抗也是400ohm咯,為了使Term1端口匹配(在實際中,Term1就是我們的測試端口),就簡單粗暴的在單端并接了50ohm到地。
讓我們來看看,這樣接之后端口的S11參數如何?
欸?匹配怎么會這么差?
2、來看看ADS里,理想balun的仿真結果
S11參數-24.6dB(匹配的很好!)
3、將原電路的50ohm并接在balun的差分端,而非單端,再看看仿真結果。
此時S11=-34.8dB也非常好。大功告成?over?
我們來看看S22如何?
幾乎處于完全失配的狀況~
4、那么為什么出現上述情況呢?
- 仿真中理想的balun是一個任意阻抗變換器,從阻抗變換的角度去思考,確實S11參數很好;仿真結果與推論吻合!
- 實際上,我們現實中使用的balun并不是任意阻抗變換器!在射頻系統/電路中,1:1的balun,就是從50ohm變到50ohm,其變化僅僅由差分變為單端,1:2的balun,就是從100ohm變到50ohm,差分轉單端。所有的指標測試結果,比如:端口駐波比,幅度/相位平衡度都是在端口阻抗滿足要求的條件下得到的。
- 在差分端并接50ohm,對于1:1的balun確實強行使term1 處S參數變得很好,但在IC的差分端發生了嚴重的反射,因為ZOUT=25ohm,而ZL=400ohm,計算得:
是不是與仿真結果的1.06非常接近~~
5、我們應該如何去做呢?
正確做法是在balun的差分端和負載間,插入匹配網絡,實現真正意義上的匹配。仿真可看到,經過匹配之后,S11,S22均小于-10dB。
6、總結:
1、實際的balun并不是任意阻抗變換器。
2、在balun的使用中,一定要讓balun的端口處于端接50ohm的狀態,如果不是,加匹配使之變到50ohm。
7、后記之答疑
因為寫這篇文章的時間很早,后來博主又學習了一下關于巴倫的知識。有了更深刻的理解。看了評論區大家的疑惑,對此做出以下解答。
1、關于1:1balun、1:2balun…指的到底是什么?
答:對于微帶線巴倫來說,1:1balun單端50Ω轉差分50Ω;1:2balun單端50Ω轉差分100Ω
對于很多陶瓷封裝的 RF巴倫,我們不能用變壓器電壓電流的關系去理解阻抗變換,而要用微帶線理論,用特性阻抗的思想去理解。推薦博文: 關于巴倫——Marchand巴倫.
so,why?
對于微帶線巴倫,如果兩側的端接阻抗不是其鏡像阻抗(關于鏡像阻抗的概念,可參考微帶濾波器微波濾波器——鏡像參量法(二).)(我感覺我好像越解釋越復雜,但微波理論就是這樣,相似相通,maxwell方程才是王道。)
舉個例子:1:2巴倫,如果單端端接40歐,差分端端接80歐,阻抗比仍然是1:2,但其射頻性能就會發生變化,比如巴倫的幅度平衡就會受到破壞。只有單端端接50歐,差分端端接100歐,才能保證其正常的RF性能。
2、差分50Ω是不是單端25Ω?
答:可以這么認為!更具體的說,差分50Ω指單端對地25Ω;同樣的,差分100Ω指單端對地50Ω
如有疑惑,歡迎留言~
總結
以上是生活随笔為你收集整理的关于balun的一些仿真和思考[通俗易懂]的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇: how SAP CRM settype
- 下一篇: 什么是电子优惠券