一种中频巴伦电路的制作方法

本实用新型涉及电路领域，具体涉及一种供ETC行业DSRC设备使用的中频巴伦电路。

背景技术：

差分电路具有高增益、抗电磁干扰、抗电源噪声、抗地噪声能力很高、抑制偶次谐波等优点。如今，在RF电路和低频电路中，差分电路的使用越来越广泛。所以，巴伦的重要性也与日俱增。

巴伦(Balun：Balance-UnBalance)可以实现单端与差分结构之间的平衡变换及阻抗变换作用。现有的巴伦形式有变压器型巴伦、微带线型巴伦，这些巴伦价格较贵，体积较大。并且，现有的巴伦电路的元件是预先固定好的，利用该巴伦电路进行阻抗转换时输入阻抗和输出阻抗相对固定，当采用非额定工作频率使用时，其阻抗转换效果并不理想。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种中频巴伦电路，该技术方案采用分立元件，结构简单，具有成本低、占用空间小的优点。

为达到上述实用新型目的，本实用新型的技术方案如下：

一种中频巴伦电路，包括第一端口、第二端口、第三端口、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电感和第二电感；

所述第一端口为单端的端口；

所述第二端口和第三端口为差分端的一对端口；

所述第一电容和第二电容的容值相同；

所述第三电容和第四电容的容值相同；

所述第一电感和第二电感的感量值相同；

所述第一电容和第一电感串联后一端接地，另一端连接于第一端口；

所述第三电容、第二电感和第二电容依次串联后一端接地，另一端连接于第一端口；

所述第二端口与所述第四电容串联后连接于所述第一电容和第一电感之间；

所述第三端口连接于所述第二电容和第二电感之间。

进一步地，上述的中频巴伦电路，所述第一电容的容值C、第一电感的感量值L、第三电容的容值Cb满足以下关系：

W＝2πf；

上述公式，Z1为第一端口的阻抗，Z2为第二端口和第三端口的阻抗，X_c为所述第一电容的容抗，f为所述中频巴伦电路的工作频率。

进一步地，上述的中频巴伦电路，所述中频巴伦电路的工作频率不大于500MHz。

进一步地，上述的中频巴伦电路，所述中频巴伦电路的工作频率为40MHz,输出端口的阻抗Z1为50Ω，差分输入端口的阻抗Z2为222Ω，第一电感和第二电感的感量值L为560nH，第一电容和第二电容的容值C为27pF，第三电容和第四电容的容值Cb为1nF。

进一步地，上述的中频巴伦电路，所述中频巴伦电路的工作频率为500MHz,输出端口的阻抗Z1为50Ω，差分输入端口的阻抗Z2为50Ω，第一电感和第二电感的感量值L为22nH，第一电容和第二电容的容值C为4.5pF，第三电容和第四电容的容值Cb为300pF。

进一步地，上述的中频巴伦电路，所述中频巴伦电路的工作频率为10MHz,输出端口的阻抗Z1为50Ω，差分输入端口的阻抗Z2为20Ω，第一电感和第二电感的感量值L为712nH，第一电容和第二电容的容值C为355pF，第三电容和第四电容的容值Cb为100nF。

进一步地，上述的中频巴伦电路，所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电感和第二电感设置于印刷电路板上。

进一步地，上述的中频巴伦电路，所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电感和第二电感在印刷电路板上为可拆卸连接。

进一步地，上述的中频巴伦电路，所述第一端口和第二端口作为输入端口，第三端口为输出端口时，输入端口信号为幅度相等，相位相差180度。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的电路采用2个电感、4个电容元件实现，电路形式简单，成本低，占用空间小；

2、本实用新型提供的电路中的LC元件满足特定关系，保证平衡转换效果，同时，该分立元件是可更换的，能够根据工作频率和需求阻抗的不同进行更换，保证其转换效果最优。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的中频巴伦电路图。

图2为本实用新型以40MHz为额定工作频率的实施例的差分输入端相位差值图。

图3为本实用新型以40MHz为额定工作频率的实施例的差分输入端到输出端的插入损耗图。

图4为本实用新型以40MHz为额定工作频率的实施例的输出端S11曲线图。

图5为本实用新型以500MHz为额定工作频率的实施例的差分输入端相位差值图。

图6为本实用新型以500MHz为额定工作频率的实施例的差分输入端到输出端的插入损耗图。

图7为本实用新型以500MHz为额定工作频率的实施例的输出端S11曲线图。

图8位本实用新型以10MHz为额定工作频率的实施例的差分输入端相位差值图片。

图9为本实用新型以10MHz为额定工作频率的实施例的差分输入端到输出端的插入损耗图。

图10为本实用新型以10MHz为额定工作频率的实施例的输出端S11曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型公开了一种中频巴伦电路，包括第一端口、第二端口、第三端口、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电感和第二电感；所述第一端口为单端的端口；所述第二端口和第三端口为差分端的一对端口；所述第一电容和第二电容的容值相同；所述第三电容和第四电容的容值相同；所述第一电感和第二电感的感量值相同；所述第一电容和第一电感串联后一端接地，另一端连接于第一端口；所述第三电容、第二电感和第二电容依次串联后一端接地，另一端连接于第一端口；所述第二端口与所述第四电容串联后连接于所述第一电容和第一电感之间；所述第三端口连接于所述第二电容和第二电感之间。

上述电路仅包括四个电容和两个电感，结构简单，因此成本低，占用空间小，解决了现有巴伦电路价格昂贵和占用空间大的问题。

进一步地，上述的中频巴伦电路，所述第一电容的容值C、第一电感的感量值L、第三电容的容值Cb满足以下关系：

W＝2πf；

上述公式，Z1为第一端口的阻抗，Z2为第二端口和第三端口的阻抗，X_c为所述第一电容的容抗，f为所述中频巴伦电路的工作频率。本巴伦电路的元件满足上述关系，能够保证阻抗变换而结果最符合当前的工作频率和阻抗变换需求，取得最好的效果。

进一步地，上述的中频巴伦电路，所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电感和第二电感设置于印刷电路板上。在本实用新型的技术方案中，所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电感和第二电感在印刷电路板上为可拆卸连接，以便工作频率改变时更换更适宜的电感或电容，从而保证平衡转换效果。所述第一端口和第二端口作为输入端口，第三端口为输出端口时，输入端口信号为幅度相等，相位相差180度。另外，本实施例的巴伦电路输入输出具有可逆性，所述第一端口和第二端口作为输出端口，第三端口为输入端口时，输出端口信号为幅度相等，相位相差180度。

本实施例中，所述中频巴伦电路的工作频率不大于500MHz。以下为采用本实用新型所述中频巴伦电路的几个测试实例：

实例1

设定中频巴伦电路的额定工作频率为40MHz,输出端口的阻抗Z1为50Ω，差分输入端口的阻抗Z2为222Ω，根据本技术方案的公式计算得出的第一电感和第二电感的感量值L为560nH，第一电容和第二电容的容值C为27pF，第三电容和第四电容的容值Cb为1nF。

在不同的工作频率下对本实例中的电路进行检测，结果如下：

对该实例中差分输入端的相位进行检测(参见图2)，第二端口到第一端口的相位差phase(S(2，1))＝93.587度，freq＝40.00MHz；第三端口到第一端口的相位差phase(S(3，1))＝-84.881度，freq＝40.00MHz；差分端的相位差为180度左右。

对该实例中差分输入端到输出端口的插入损耗如图3所示，第三端口到第一端口的插入损耗为-3.098dB；由图3中可以看出，差分端的插入损耗在40MHz频率处都在3.1dB左右。

该实例中输出端口(第一端口)的S11(S11为输入反射系数，也就是输入回波损耗)如图4所示，在freq＝32.00MHz的条件下，dB(S(1,1))＝-10.261dB；在freq＝53.00MHz的条件下，dB(S(1,1))＝-12.110dB；在频率范围32MHz-53MHz内回波损耗大于10dB。

实例2

设定中频巴伦电路的额定工作频率为500MHz,输出端口的阻抗Z1为50Ω，差分输入端口的阻抗Z2为50Ω，根据本技术方案的公式计算得出的第一电感和第二电感的感量值L为22nH，第一电容和第二电容的容值C为4.5pF，第三电容和第四电容的容值Cb为300pF。在不同的工作频率下对本实例中的电路进行检测，结果如下：

对该实例中差分输入端的相位进行检测(参见图5)，第二端口到第一端口的相位差phase(S(2，1))＝-86.602度，freq＝502.0MHz；第三端口到第一端口的相位差phase(S(3，1))＝89.879度，freq＝503.0MHz；差分端的相位差为180度左右。

对该实例中差分输入端到输出端口的插入损耗如图6所示，第二端口到第一端口的插入损耗为-3.126dB；由图6中可以看出，差分端的插入损耗在500MHz的频率处大于3.1dB。

该实例中输出端口(第一端口)的S11如图7所示。

实例3

设定中频巴伦电路的额定工作频率为10MHz,输出端口的阻抗Z1为50Ω，差分输入端口的阻抗Z2为20Ω，根据本技术方案的公式计算得出的第一电感和第二电感的感量值L为712nH，第一电容和第二电容的容值C为355pF，第三电容和第四电容的容值Cb为100nF。

在不同的工作频率下对本实例中的电路进行检测，结果如下：

对该实例中差分输入端的相位进行检测(参见图8)，第二端口到第一端口的相位差phase(S(2，1))＝-89.608度，freq＝10.00MHz；第三端口到第一端口的相位差phase(S(3，1))＝90.301度，freq＝10.00MHz；差分端的相位差为180度左右。

对该实例中差分输入端到输出端口的插入损耗如图9所示，第二端口到第一端口的插入损耗2.986dB。该实例中输出端口(第一端口)的S11如图10所示。

上述各个实例的测试结果可以证明，本实用新型的技术方案能够取得较好的转换效果。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。