為了提高共模抑制能力，很多芯片的輸入輸出口會(huì)設(shè)計(jì)成差分口，在射頻電路中也是如此。最近在項(xiàng)目測(cè)試中，一個(gè)關(guān)于balun的問(wèn)題困擾了我很久，遲遲沒(méi)有想明白。
我爸說(shuō)：“當(dāng)一個(gè)問(wèn)題你久久思考卻毫無(wú)頭緒時(shí)，你就暫時(shí)放一放。也許有天突然開(kāi)竅，你就想明白了。”

然后，今天我就突然想明白了，那么我們回歸正題，說(shuō)說(shuō)我遇到的問(wèn)題。

1、錯(cuò)誤的初始設(shè)計(jì)，電路圖如下：

IC端的差分輸入端口是一個(gè)相對(duì)較高的阻抗（對(duì)于射頻50ohm系統(tǒng)而言），balun嘛，就是一個(gè)阻抗變換的元件，那么如果差分端的阻抗是400ohm，對(duì)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(shí)際中，Term1就是我們的測(cè)試端口），就簡(jiǎn)單粗暴的在單端并接了50ohm到地。

讓我們來(lái)看看，這樣接之后端口的S11參數(shù)如何？

欸？匹配怎么會(huì)這么差？

2、來(lái)看看ADS里，理想balun的仿真結(jié)果

S11參數(shù)-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(jié)果。

此時(shí)S11=-34.8dB也非常好。大功告成？over？

我們來(lái)看看S22如何？

幾乎處于完全失配的狀況~

4、那么為什么出現(xiàn)上述情況呢？

1. 仿真中理想的balun是一個(gè)任意阻抗變換器，從阻抗變換的角度去思考，確實(shí)S11參數(shù)很好；仿真結(jié)果與推論吻合！
2. 實(shí)際上，我們現(xiàn)實(shí)中使用的balun并不是任意阻抗變換器！在射頻系統(tǒng)/電路中，1:1的balun，就是從50ohm變到50ohm，其變化僅僅由差分變?yōu)閱味耍?:2的balun，就是從100ohm變到50ohm，差分轉(zhuǎn)單端。所有的指標(biāo)測(cè)試結(jié)果，比如：端口駐波比，幅度/相位平衡度都是在端口阻抗?jié)M足要求的條件下得到的。
3. 在差分端并接50ohm，對(duì)于1:1的balun確實(shí)強(qiáng)行使term1 處S參數(shù)變得很好，但在IC的差分端發(fā)生了嚴(yán)重的反射，因?yàn)閆OUT=25ohm，而ZL=400ohm，計(jì)算得：
   
   是不是與仿真結(jié)果的1.06非常接近~~

5、我們應(yīng)該如何去做呢？

正確做法是在balun的差分端和負(fù)載間，插入匹配網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的匹配。仿真可看到，經(jīng)過(guò)匹配之后，S11，S22均小于-10dB。

6、總結(jié)：

1、實(shí)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(tài)，如果不是，加匹配使之變到50ohm。

7、后記之答疑

因?yàn)閷?xiě)這篇文章的時(shí)間很早，后來(lái)博主又學(xué)習(xí)了一下關(guān)于巴倫的知識(shí)。有了更深刻的理解。看了評(píng)論區(qū)大家的疑惑，對(duì)此做出以下解答。

1、關(guān)于1:1balun、1:2balun…指的到底是什么？

答：對(duì)于微帶線巴倫來(lái)說(shuō)，1:1balun單端50Ω轉(zhuǎn)差分50Ω；1:2balun單端50Ω轉(zhuǎn)差分100Ω

對(duì)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(guān)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(guān)于巴倫——Marchand巴倫.

so，why？

對(duì)于微帶線巴倫，如果兩側(cè)的端接阻抗不是其鏡像阻抗（關(guān)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(jué)我好像越解釋越復(fù)雜，但微波理論就是這樣，相似相通，maxwell方程才是王道。）

舉個(gè)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(huì)發(fā)生變化，比如巴倫的幅度平衡就會(huì)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(rèn)為！更具體的說(shuō)，差分50Ω指單端對(duì)地25Ω；同樣的，差分100Ω指單端對(duì)地50Ω

如有疑惑，歡迎留言~

總結(jié)

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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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