一種平面巴倫的製作方法

2023-07-28 14:00:11 1

專利名稱：一種平面巴倫的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種平面巴倫(平衡-非平衡變壓器)，並且尤其涉及一種適用於強磁場工作環境並且插入損耗/返回損耗性能改善的平面巴倫。
背景技術：
巴倫是放大器的必要部件，當兩個電晶體以推挽工作模式工作時，其用於以平衡的方式驅動這一對電晶體。在輸出級，也可以以相反的方向使用巴倫來將電晶體的平衡輸出轉換成放大器的非平衡(單端)輸出。常規地，在低頻和射頻推挽放大器中經常採用中心抽頭的變壓器和傳輸線變壓器作為常規的巴倫設計。此外，鐵芯可以幫助傳輸線變壓器改善其低頻性能並且擴展其帶寬。 然而，鐵芯與諸如磁諧振孔(MR bore)附近等強磁場的工作環境不兼容。在由NXP半導體(NXP Semiconductors)所做的現有技術設計中，氣芯傳輸線巴倫適合於工作在磁諧振孔附近。並且該平面巴倫通過與PCB相同的工藝來製作，因此完全自動化的製造工藝可以使平面巴倫的一致性得到最大化並且儘可能去除掉由於人手工製作所帶來的質量不確定性。然而，對於NXP的上述平面巴倫設計而言，僅僅通過放大尺寸，其也並不能適用於某些特定的工作頻率，例如1.5T MR(64MHz)的應用當中，因為由於頂層上線圈所具有的孔使其在插入損耗、返回損耗上會具有較差的效率。

實用新型內容鑑於上述問題，本實用新型的發明經過試驗而做出了本實用新型。具體而言，本實用新型通過用長的狹縫替代頂層上的線圈的孔克服了這一問題。本實用新型提供了一種平面巴倫來實現上述思想。根據本實用新型的實施例，提供了一種平面巴倫，所述平面巴倫包括分別形成在 PCB基板的頂層和底層上的兩個線圈，其中所述頂層上的線圈具有相對於該線圈的主體對稱設置並且由狹縫隔開的兩條引出線以用作該巴倫的平衡端，所述兩個線圈在工作頻率諧振並且所述頂層上的線圈足夠大以便覆蓋所述底層上的線圈，所述平面巴倫的特徵在於所述頂層上的線圈的主體僅具有所述兩條引出線之間所述狹縫的延伸部分。通過這一設計，可以改善平面巴倫的非平衡端處的返回損耗並使其可以適用於 1. 5T MR (64MHz)的應用。在本實用新型的一個實施例中，所述頂層上的線圈是單匝線圈，所述底層上的線圈是四分之一波長短路線並且所述底層上的線圈的布線長度是波導波長的四分之一。所述平面巴倫還包括調諧電容器，並且跨在所述狹縫或所述狹縫的延伸部分上安裝所述調諧電容器。[0015]而在本實用新型的另一個實施例中，所述頂層上的線圈是單匝線圈，而所述底層上的線圈可以不採用四分之一波長短路線的設計，而是可以與所述頂層上的線圈相同但是方向相反地設置。在這種情況下，與頂層上的線圈類似，底層上的線圈也需要一個調諧電容器以便產生諧振。參照結合附圖進行的說明，本實用新型的其他目的和效果將變得更加顯而易見並且更加易於理解。

下面將結合實施例並且參照附圖更加具體地介紹和解釋本實用新型，在附圖中圖1是根據現有技術的平面巴倫的示意圖；圖2是根據本實用新型的一個實施例的平面巴倫的3D視圖；圖3示出了根據本實用新型的一個實施例的平面巴倫的具體尺寸；圖4示出了根據本實用新型的平面巴倫非平衡埠處的返回損耗的模擬和測試結果之間的比較；以及圖5示出了根據本實用新型的另一實施例的平面巴倫的示意圖。在附圖中相同的附圖標記表示相似或相應的特徵和/或功能。
具體實施方式
下文中將參照附圖更加具體地說明實用新型的實施例。圖1是根據現有技術的平面巴倫的示意圖。參照圖1，NXP半導體所設計的平面巴倫是通過與PCB相同的工藝來製作的，其僅僅是針對174MHz到230MHz的應用環境並且如圖所示，PCB頂層上的線圈具有一個方孔。如本實用新型申請的開篇所提到的，由於該方孔的設計，通過僅僅放大NXP半導體的平面巴倫的尺寸，其也不能適用於例如1.5TMR(64MHz)的強磁場應用環境。原因是這種設計由於其頂層上線圈的方孔會導致插入損耗/返回損耗效率不佳而無法滿足工作性能。圖2是根據本實用新型的一個實施例的平面巴倫的3D視圖。如圖2所示，該平面巴倫包括分別形成在PCB基板的頂層和底層上的兩個線圈。所述頂層上的線圈具有相對於該線圈的主體對稱設置並且由狹縫隔開的兩條引出線以用作該巴倫的平衡端，所述兩個線圈在工作頻率(例如，64MHz)諧振並且所述頂層上的線圈足夠大以便覆蓋所述底層上的線圈。從圖1和圖2的對比可以清楚地看出，本實用新型的平面巴倫的特徵在於頂層上的線圈的主體僅具有兩條引出線之間的狹縫的延伸部分。換言之，圖2中的頂層上的線圈並不具有圖1中示出的孔，而是完全由狹縫的延伸部分所代替。通過這一設計，經過仿真和試驗結果發現可以改善平面巴倫的非平衡端處的返回損耗並使其可以適用於1. 5T MR的應用。這將在下面結合圖4進行進一步的闡述。如本領域技術人員所知並且如圖2所示的，平面巴倫的頂層上的線圈進一步包括在所述兩條引出線的相對側上的一條引出線，該引出線用作巴倫的非平衡端。在圖2所示的實施例中，由於底層上的線圈採用四分之一波長短路線的方式，因此該底層上的線圈的諧振可以通過其自身來實現，並且所述底層上的線圈的布線長度是波導波長的四分之一。而頂層上的線圈的諧振則需要依靠一個調諧電容器來實現。在該實施例中，跨在所述狹縫的延伸部分上安裝所述調諧電容器。但是本領域技術人員應當了解，所述調諧電容器也可以跨接在所述狹縫上。在一個實施例中，所述頂層上的線圈是單匝線圈，並且所述底層上的線圈可以為單匝也可以為多匝，即底層上線圈的匝數N可以大於等於1。上述兩個線圈可以由PCB基板上的金屬布線形成。作為PCB基板上的金屬布線的材料，如本領域技術人員所公知的，可以優選採用銅。進一步應當注意的是，儘管本實用新型在附圖中僅僅採用方形的線圈作為線圈形狀的一個實例，但是本領域技術人員應當能夠想到，根據應用的具體要求，這兩個線圈的形狀也可以是圓形或者是任何適當的變形。此外，為了使所述頂層上的線圈足夠大以便覆蓋所述底層上的線圈，所述狹縫的寬度應當小於d，並且所述狹縫的延伸部分的終點處於距離所述頂層上的線圈的主體的中心正負d的長度範圍之內，其中d是所述底層上的線圈的最內一匝所形成的孔的邊長或直徑。在本實用新型發明人多次試驗的基礎上發現對於用於1. 5T MR RF放大器的平面巴倫而言，狹縫寬度最好在從0. 5mm到2mm的範圍內，以使其性能可接受。圖3示出了根據本實用新型的一個實施例的平面巴倫的具體尺寸。在該實施例中，底層上的線圈採用四匝的設計並且這兩個線圈都是方形的。此外，如圖3所示，頂層上的線圈的方形主體的邊長為45mm，而所述底層上的線圈的最外一匝的外邊長為44mm並且狹縫的寬度為1mm。如圖所示，在該平面巴倫中具有調諧電容器Cl作為其唯一的電路部件，並且在該實施例中，選擇電容值為1. InF左右的電容器作為調諧電容器Cl。圖4示出了根據本實用新型的平面巴倫非平衡埠處的返回損耗的模擬和測試結果之間的比較。從圖上可以看出，對於根據本實用新型的實施例所設計的平面巴倫而言，其中心頻率大致為64MHz，並且其工作帶寬(定義為返回損耗下降到-IOdB處的頻率範圍)為大約 8MHz。因此其相對帶寬為8MHz/64MHz = 12. 5%。因此，從模擬和測試結果可以看出，本實用新型的平面巴倫可以適用於1. 5T MR的應用環境。從圖4所示的曲線可以看出，模擬結果和測試結果匹配得很好，其中這些曲線之間僅僅存在微小的偏差。而產生偏差的原因是由於標稱電容值不精確所導致的，特別是在 20%準確性的兩個或三個電容器一起使用以形成調諧電容器Cl的電容值的情況下。圖5示出了根據本實用新型的另一實施例的平面巴倫的示意圖。如圖5所示，在該實施例中，所述頂層上的線圈是單匝線圈，而所述底層上的線圈可以不採用四分之一波長短路線的設計，而是可以與所述頂層上的線圈相同但是方向相反地設置。在這種情況下，與頂層上的線圈類似，底層上的線圈也需要一個調諧電容器以便產生諧振。[0050]在該實施例中，除了底層上線圈產生諧振的方式不同之外，由於其與上述實施例都採用了狹縫延伸部分來代替現有技術中的孔的設計，因此其也能實現針對強磁場應用環境中性能的改進。應當注意上述實施例示意而非限制本實用新型並且本領域技術人員在不脫離所附權利要求範圍的情況下應當能夠設計出各種替代實施例。在權利要求書中，不應該將括號中的任何附圖標記理解成是對權利要求的限制。詞語「包括」並不排除存在權利要求或說明書中沒有列舉的元件或步驟。元件之前的詞語「一」或「一個」並不排除存在多個這種元件。在列舉了幾個單元的系統權利要求中，這些元件中的幾種可以由同一類軟體和/或硬體來實施。使用詞語「第一」、「第二」和「第三」等並不表示任何順序關係。應當將這些詞語理解成名稱。
權利要求1.一種平面巴倫，所述平面巴倫包括分別形成在PCB基板的頂層和底層上的兩個線圈，其中所述頂層上的線圈具有相對於該線圈的主體對稱設置並且由狹縫隔開的兩條引出線以用作該巴倫的平衡端，所述兩個線圈在工作頻率諧振並且所述頂層上的線圈足夠大以便覆蓋所述底層上的線圈，所述平面巴倫的特徵在於所述頂層上的線圈的主體僅具有所述兩條引出線之間所述狹縫的延伸部分。
2.根據權利要求1所述的平面巴倫，其特徵在於所述頂層上的線圈是單匝線圈，所述底層上的線圈的匝數N至少為1。
3.根據權利要求1所述的平面巴倫，其特徵在於所述兩個線圈由PCB基板上的銅布線形成，所述底層上的線圈是四分之一波長短路線，並且所述底層上的線圈的布線長度是波導波長的四分之一。
4.根據權利要求3所述的平面巴倫，其特徵在於N是四。
5.根據權利要求4所述的平面巴倫，其特徵在於所述兩個線圈是方形的。
6.根據權利要求5所述的平面巴倫，其特徵在於所述頂層上的線圈的方形主體的邊長是45mm，而所述底層上的線圈的最外一匝的外邊長是44mm。
7.根據權利要求4所述的平面巴倫，其特徵在於所述兩個線圈是圓形的。
8.根據權利要求5-7中的任意一項所述的平面巴倫，其特徵在於所述狹縫的寬度小於d，並且所述狹縫的延伸部分的終點處於距離所述頂層上的線圈的主體的中心正負d的長度範圍之內，其中d是所述底層上的線圈的最內一匝所形成的孔的邊長或直徑。
9.根據權利要求8所述的平面巴倫，其特徵在於所述狹縫的寬度的範圍從0.5mm到2mm ο
10.根據權利要求9所述的平面巴倫，其特徵在於所述狹縫的寬度為1mm。
11.根據權利要求8所述的平面巴倫，其特徵在於所述狹縫的延伸部分的終點處於所述頂層上的線圈的主體的中心。
12.根據權利要求1所述的平面巴倫，其特徵在於所述頂層上的線圈是單匝線圈，所述底層上的線圈與所述頂層上的線圈相同但是方向相反。
13.根據權利要求1所述的平面巴倫，其特徵在於所述平面巴倫還包括調諧電容器，並且跨在所述狹縫或所述狹縫的延伸部分上安裝所述調諧電容器。
專利摘要本實用新型涉及一種平面巴倫(平衡-非平衡變壓器)，並且尤其涉及一種適用於強磁場工作環境並且插入損耗/返回損耗性能改善的平面巴倫。根據本實用新型的一種平面巴倫包括分別形成在PCB基板的頂層和底層上的兩個線圈，其中所述頂層上的線圈具有相對於該線圈的主體對稱設置並且由狹縫隔開的兩條引出線以用作該巴倫的平衡端，所述兩個線圈在工作頻率諧振並且所述頂層上的線圈足夠大以便覆蓋所述底層上的線圈，所述平面巴倫的特徵在於所述頂層上的線圈的主體僅具有所述兩條引出線之間所述狹縫的延伸部分。通過利用狹縫代替頂層線圈的孔，實現了可接受的插入損耗/返回損耗的效率。
文檔編號H03F3/189GK202135098SQ20102068920
公開日2012年2月1日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者劉勇 申請人:飛利浦(中國)投資有限公司