李志敏　趙川東

摘 要：研究開發(fā)一種新型微帶一體化封裝寬邊耦合巴倫，探討平衡/不平衡型實際構成原理電路及巴倫奇偶模工作條件，由此運用ADS等仿真工具設計并優(yōu)化出可適用于微帶/多層寬邊耦合小型緊湊化的封裝巴倫，給出中心頻率在900MHz微帶/帶狀耦合型一體化封裝寬帶巴倫的仿真設計，實驗電路與實測結果。

關鍵詞：小型化平面微帶封裝巴倫 多層印制板結構 任意寬邊耦合線路

中圖分類號：TN822 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）005-094-02

1 引言

微波平衡/不平衡型（Marchand）巴倫不僅可以起到類似于功分電橋的阻抗變換的作用，還可同時實現對微波電平由不平衡到平衡的信號轉換。正是由于這些特點，使得它在各種模擬與數字微波電路與天線領域得到了較為廣泛的應用。隨著當今射頻通訊技術的飛速發(fā)展及通訊容量的不斷擴大，除要求射頻鏈路具有高隔離，低插損性能及帶寬可調等主要特性外，對其結構的緊湊小型化以及抗干擾和防泄漏指標等要求也日趨增大。本文簡單探討了寬邊耦合型平衡/不平衡型（Marchand）巴倫的等效電路及工作原理基礎上，給出了實用有效的仿真優(yōu)化設計方法，提出一種可直接插入任意射頻電路的小型微帶-帶狀線封裝巴倫電路和測試結果。

2 平衡/不平衡巴倫工作原理簡述

以上測試曲線及測試數據由矢量網絡分析儀測試得出，設備型號：ADVANTEST R3765BH、頻率范圍：40MHZ-3.8GHZ。本設計中ADS仿真的中心頻率為900MHZ，而測試曲線中可以看到中心頻率為920MHZ，這是在由于在產品的制作材料中，頂層基板和底層基板所用材料均為FR4，此材料的介電常數誤差范圍較大，一般廠商給出范圍介于4.2-4.8之間，且此板材的介電常數隨溫度的變化而變化幅度很大，在0-70℃的溫度范圍內，它可以變化20%，所以板材介電常數的偏差會對實際做出的產品中心頻率有所應影響，因此在實際的應用中可以考慮采用一些介電常數相對穩(wěn)定的板材來做巴倫的頂層基板和底層基板，此頻率偏差的現象即可避免。同時，由圖5中的測試曲線可以看出S21和S31的波紋均接近于1dB的誤差范圍。由于此巴倫設計實現的是1：0.5的阻抗變換，在圖3中的輸入端口設計阻抗是50歐姆，A、B兩個輸出端口的設計阻抗為25歐姆，但在實際的測試過程中由于測試系統(tǒng)的局限性，在測試S21和S31的過程中沒有標準的25歐姆匹配負載，而是用標準的50歐姆負載代替，所以導致S21和S31測試曲線波紋較大，由此確定此現象為測試系統(tǒng)所致，不影響設計的準確性。

綜上所述，此設計仿真結果和實際的測試結果基本吻合，制作產品基本滿足設計要求。此實驗為巴倫小型緊湊化設計和直接組裝應用于實際的電路系統(tǒng)設計中提供了新的研究開發(fā)方向。

4 結論

本文完整的制作完成了一款900MHZ微帶一體化封裝寬邊耦合巴倫的仿真和測試實驗，得出詳細的測試數據和測試曲線，結合實際討論測試結果和仿真結果的誤差，為以后電路制作應用于實際做了很好的數據儲備，為微波平衡混頻器、倍頻器和推挽式放大器的成功研制提供了基礎。