專利名稱：準(zhǔn)巴倫電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與將不平衡信號(hào)(換言之，單端信號(hào))轉(zhuǎn)換為平衡信號(hào)(換言之，差分信號(hào))有關(guān)。更特別的，本發(fā)明與一種將不平衡信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換為具有平衡輸入成分的相稱網(wǎng)路有關(guān)。
背景技術(shù)：
“巴倫電路(Balun)”是一種電路元件或電路元件的集合，其能夠?qū)⒁徊黄胶庑盘?hào)轉(zhuǎn)換為平衡信號(hào)。該平衡信號(hào)具有兩個(gè)成分，其中第一與第二成份與該不平衡信號(hào)相關(guān)，但其兩者在相位中大致相反(換言之，彼此之間具有180度的相位轉(zhuǎn)移)。
在無(wú)線電接收器中，可以發(fā)現(xiàn)巴倫電路的示范使用，其通常包含從天線接收信號(hào)的低噪聲放大器(LNA)。特別是在積體電路上實(shí)作時(shí)，該低噪聲放大器(LNA)通常是在一種平衡輸入(換言之，差分)的組態(tài)中實(shí)作。該天線通常是一種不平衡信號(hào)的來(lái)源，因此需要轉(zhuǎn)換，并將其提供至該低噪聲放大器(LNA)。
通常來(lái)說(shuō)，此轉(zhuǎn)換動(dòng)作是利用一種轉(zhuǎn)換器所進(jìn)行，其中可以把不平衡輸入連接至一第一線圈的一側(cè)，并將該第一線圈的另一側(cè)連接至接地面。舉例而言，第1A圖描述一種巴倫電路100，其具有連接至一轉(zhuǎn)換器111(進(jìn)一步被連接至接地面)第一線圈的不平衡輸入110。接著，該轉(zhuǎn)換器111的一第二線圈便呈遞兩信號(hào)至一平衡輸入低噪聲放大器(LNA)118。在此實(shí)施例中，電容器115與116為一種具有相對(duì)大數(shù)值(例如，39微微法拉(pF))的直流電阻斷耦合電容器，其將該轉(zhuǎn)換器111的第二線圈連接至該低噪聲放大器(LNA)118的正向與負(fù)向終端。不幸的是，該轉(zhuǎn)換器是相對(duì)昂貴的組件，特別是適合在較高無(wú)線射頻(例如，1.9兆赫)處使用的轉(zhuǎn)換器。因此，隨著微機(jī)電的成本降低要求，對(duì)于生產(chǎn)者而言，高成本的轉(zhuǎn)換器111是難以實(shí)作的。
注意可能可以只提供該天線輸入至一平衡輸入低噪聲放大器(LNA)的一側(cè)。舉例而言，第1B圖描述一種巴倫電路120，其具有透過(guò)一耦合電容器120與一相稱網(wǎng)路124(包含一相稱電容器125與電感器126)連接至該低噪聲放大器(LNA)118負(fù)向輸入終端的不平衡輸入110。該低噪聲放大器(LNA)118的正向輸入終端，則透過(guò)一耦合電容器122與一電阻器121于接地面處終止。
雖然該巴倫電路120比該巴倫電路100(第1A圖)便宜，該電阻器121卻可能產(chǎn)生不想要的熱噪聲。此外，在該巴倫電路120中每個(gè)輸入終端上電路結(jié)構(gòu)中的差異，也增加低噪聲放大器(LNA)對(duì)于一般模式噪聲的敏感性。因此，該巴倫電路120可能無(wú)法提供強(qiáng)健、具有平衡電路的噪聲消減特性的一般模式信號(hào)拒絕功能。
因此，該巴倫電路120的一般實(shí)作，會(huì)造成比該巴倫電路100(第1A圖)為高的噪聲指數(shù)(NF)。舉例而言，在1.9兆赫(例如，電容器122、123、125分別具有39、39與1.5微微法拉(pF)，電阻器121具有50歐姆的電阻值，而電感器126具有4.7奈亨利(nH)的電感值)所操作的該巴倫電路120一般實(shí)作中，從該不平衡輸入110對(duì)于該低噪聲放大器(LNA)118輸出的量測(cè)約為4分貝，而與之前敘述的該巴倫電路100相比之下，僅產(chǎn)生3分貝。
因此，便產(chǎn)生一種用于低噪聲放大器(LNA)，并能夠提供低成本、低噪聲的不平衡至平衡轉(zhuǎn)換的需要。

發(fā)明內(nèi)容
一種準(zhǔn)巴倫電路，其能夠接收不平衡輸入并提供信號(hào)至平衡輸入低噪聲放大器(LNA)。值得注意的是，此準(zhǔn)巴倫電路可以產(chǎn)生大致上具有相同強(qiáng)度但相位差小于180度的正向及負(fù)向輸出信號(hào)。在一實(shí)施例中，該準(zhǔn)巴倫電路可以提供大概135度的相位差。
為了提供此項(xiàng)功能，該準(zhǔn)巴倫電路包含一個(gè)在該不平衡輸入與該低噪聲放大器(LNA)之間耦合的被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路。在一實(shí)施例中，該準(zhǔn)巴倫電路可以包含一電容器與一電感器。該電容器則在一節(jié)點(diǎn)與該不平衡信號(hào)之間連接，而該電感器則在該低噪聲放大器(LNA)正向輸入終端與該節(jié)點(diǎn)之間連接。該節(jié)點(diǎn)則連接至該低噪聲放大器(LNA)的負(fù)向輸入終端。
在另一實(shí)施例中，該被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路包含在一節(jié)點(diǎn)與一無(wú)線射頻接地面之間連接的一電容器，以及在該低噪聲放大器(LNA)正向輸入終端與該節(jié)點(diǎn)之間連接的一電感器。同樣的，該節(jié)點(diǎn)則連接至該低噪聲放大器(LNA)的負(fù)向輸入終端。在此實(shí)施例中，該準(zhǔn)巴倫電路另外包含在該節(jié)點(diǎn)與該不平衡輸入之間連接的一耦合電路。
值得注意的是，該兩種準(zhǔn)巴倫電路都可以有利地提供一種從不平衡輸入110對(duì)于低噪聲放大器(LNA)118輸出所量測(cè)，大概為3分貝的低噪聲指數(shù)(NF)。此外，該兩種準(zhǔn)巴倫電路都能夠使用較不昂貴的組件(與巴倫電路實(shí)作中的轉(zhuǎn)換器相比之下)，并將對(duì)于一般模式噪聲的敏感性最小化(與單端巴倫實(shí)作相比之下)。


第1A圖描述一種已知的巴倫電路，其利用轉(zhuǎn)換器為基礎(chǔ)，將一不平衡輸入轉(zhuǎn)換至一平衡輸入低噪聲放大器(LNA)兩處輸入。
第1B圖描述一種已知的巴倫電路，其具有連接至一低噪聲放大器(LNA)輸入終端的相稱電路，以及連接至該平衡輸入低噪聲放大器(LNA)另一輸入終端的終端。
第2A圖描述一種準(zhǔn)巴倫電路，其包含位在一平衡輸入低噪聲放大器(LNA)兩輸入終端之間，以平行方式配置的一被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路。
第2B圖描述一種準(zhǔn)巴倫電路，其包含位在一平衡輸入低噪聲放大器(LNA)兩輸入終端之間，以串連方式配置的一被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路。
第3A圖描述一準(zhǔn)巴倫電路的圖式，其描繪利用輸入頻率做為函數(shù)的正向輸出信號(hào)(白色圓圈)與負(fù)向輸出信號(hào)(黑色圓圈)強(qiáng)度。
第3B圖描述一準(zhǔn)巴倫電路的圖式，其描繪相位差(以度為單位)與輸入頻率(兆赫)之間的關(guān)系。
第4圖描述在該低噪聲放大器(LNA)輸入終端處所觀察，由該低噪聲放大器(LNA)電路所呈現(xiàn)負(fù)載的組件等價(jià)模型。
第5圖描述所謂的準(zhǔn)巴倫電路。
具體實(shí)施例方式
藉由定義，巴倫電路將在其輸出之間產(chǎn)生180度的相位差，其提供至該平衡低噪聲放大器(LNA)的正向與負(fù)向輸入終端。此外，這些巴倫電路輸出具有相同的強(qiáng)度。不幸的是，目前的巴倫電路實(shí)作具有不想要的尺寸、成本或是噪聲限制。
根據(jù)本發(fā)明一觀點(diǎn)，可以提供大致相同強(qiáng)度，并具有小于180度相位差的正向與負(fù)向輸出(在頻率1.9兆赫時(shí))。因?yàn)樵撓辔徊钚∮?80度，在此提供此相位差的電路便稱為”準(zhǔn)巴倫”電路。此準(zhǔn)巴倫電路有利地在強(qiáng)度精確性與相位精確性之間獲得協(xié)調(diào)，同時(shí)確保一種不昂貴的實(shí)作，并提供低噪聲指數(shù)(NF)。
第2A圖描述一種準(zhǔn)巴倫電路200，其將一不平衡輸入201耦合至一平衡輸入低噪聲放大器(LNA)206的兩輸入終端。在此實(shí)施例中，該準(zhǔn)巴倫電路200包含一耦合電容器202與一被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路203。(注意，與已知巴倫電路中所包含的電阻器與轉(zhuǎn)換器相比之下，被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路包含被動(dòng)反應(yīng)組件(例如電容器與電感器))。該被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路203包含一節(jié)點(diǎn)206，其在該耦合電容器202與該低噪聲放大器(LNA)206負(fù)向輸入終端之間連接。該被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路203另外包含一電感器，其在該低噪聲放大器(LNA)206正向輸入終端與該節(jié)點(diǎn)206之間連接，以及一電容器205，其在接地面與該節(jié)點(diǎn)206之間連接。在一實(shí)施例中，該耦合電容器202、該電容器205與該電感器204的數(shù)值分別是39、1.5微微法拉(pF)與4.7奈亨利(nH)。
值得注意的是，利用這些數(shù)值，當(dāng)在1.9兆赫處接收信號(hào)時(shí)，該準(zhǔn)巴倫電路200可以在該低噪聲放大器(LNA)206正向與負(fù)向輸入終端之間提供大概135度的相位差。雖然此相位差小于由巴倫電路所提供的180度相位差，實(shí)際上對(duì)于該正向與負(fù)向輸出而言，該135度的相位差可以提供大致相同的信號(hào)強(qiáng)度。舉例而言，利用上述準(zhǔn)巴倫電路200的實(shí)作，第3A圖描述的圖式描繪利用輸入頻率(兆赫)做為函數(shù)的正向輸出信號(hào)(白色圓圈)與負(fù)向輸出信號(hào)(黑色圓圈)的強(qiáng)度數(shù)值(微伏特(mV))。如同在第3A圖中所顯示，該強(qiáng)度在1.9兆赫時(shí)大致相同。
注意此相位差可以隨著輸入頻率的改變而進(jìn)行變化，因此所選擇的組件需要適合一給定操作頻率。舉例而言，第3B圖描述相位差(以度為單位)對(duì)于輸入頻率(兆赫)的對(duì)應(yīng)圖形。關(guān)于組件選擇，組件是選擇為在有興趣的頻率處，使得該正向與負(fù)向信號(hào)的強(qiáng)度大致相同，而這些信號(hào)之間的相位差為最小(換言之，在給定該低噪聲放大器(LNA)的輸入電阻抗以及準(zhǔn)巴倫電路的選擇拓?fù)鋾r(shí)，盡可能將相位差選擇為接近180度)。
該準(zhǔn)巴倫電路200有利地提供一低噪聲指數(shù)(NF)。舉例而言，利用上述對(duì)于該耦合電容器202與該被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路203的數(shù)值，該準(zhǔn)巴倫電路200可以提供從該不平衡輸入201對(duì)于該低噪聲放大器(LNA)206輸出為3分貝的最小噪聲指數(shù)(NF)值。
第2B圖描述另一準(zhǔn)巴倫電路210，其將該不平衡輸入201耦合至該平衡輸入低噪聲放大器(LNA)206的兩輸入終端。在此實(shí)施例中，該準(zhǔn)巴倫電路210包含一串連配置的被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路211。具體來(lái)說(shuō)，該被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路211包含一電容器212，其在該不平衡輸入201與一節(jié)點(diǎn)214之間連接，該節(jié)點(diǎn)214接著連接至該低噪聲放大器(LNA)206的負(fù)向輸入終端。該被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路211另外包含一電感器213，其在該低噪聲放大器(LNA)206的正向輸入終端與一節(jié)點(diǎn)206之間連接。在一實(shí)施例中，該電容器212與該電感器213的數(shù)值分別是2.2微微法拉(pF)與5.6奈亨利(nH)。
在此配置中，當(dāng)在1.9兆赫處接收信號(hào)時(shí)，介于該低噪聲放大器(LNA)206正向與負(fù)向輸入終端的相位差大概是135度。同樣的，此相位差可以隨著輸入頻率的改變而進(jìn)行變化，因此所選擇的組件需要適合一給定操作頻率。
該準(zhǔn)巴倫電路210也有利地提供一低噪聲指數(shù)(NF)。舉例而言，利用上述對(duì)于該被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路211的數(shù)值，該準(zhǔn)巴倫電路210可以提供從該不平衡輸入201對(duì)于該低噪聲放大器(LNA)206輸出為3分貝的最小噪聲指數(shù)(NF)值。
有利的是，該組件數(shù)量以及因此該準(zhǔn)巴倫電路200與210的成本，是明顯地小于之前所使用的巴倫電路(例如，第1A圖的巴倫電路100以及第1B圖中的巴倫電路120)。此外，該準(zhǔn)巴倫電路210消除一相對(duì)大耦合電容器的必要性，并因此降低成本。
第4圖描述在該被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路處所觀察，由該低噪聲放大器(LNA)206所呈現(xiàn)負(fù)載的組件等價(jià)模型。注意此負(fù)載(其中，任何不理想的低噪聲放大器(LNA)都可以具有這樣的負(fù)載)可以影響該被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路的共鳴頻率，而因此當(dāng)估算該網(wǎng)路組件時(shí)，較佳的是考量此負(fù)載。具體來(lái)說(shuō)，在該低噪聲放大器(LNA)206的正向與負(fù)向輸入終端處，該被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路都可以見(jiàn)到串連至接地面的電阻器401與電容器402的等價(jià)功能負(fù)載。在一實(shí)施例中，該電阻器401與電容器402的數(shù)值分別是27歐姆與2.7微微法拉(pF)。
雖然所描述的本發(fā)明實(shí)施例已經(jīng)參考伴隨圖式詳細(xì)描述，應(yīng)該了解的是本發(fā)明并不限制于那些精確說(shuō)明的實(shí)施例。其并非用來(lái)窮盡或限制于此處所公布本發(fā)明的精確形式，而可以進(jìn)行許多修正與變化。舉例而言，雖然在此描述的實(shí)施例連接至該低噪聲放大器(LNA)206的正向與負(fù)向輸入終端，其他的實(shí)施例也可以在這些終端之間切換，并維持所敘述的功能與優(yōu)點(diǎn)。因此，一”第一”輸入終端便可參考為低噪聲放大器(LNA)的正向與負(fù)向輸入終端之一。同樣的，一”第一”輸入終端便可參考為低噪聲放大器(LNA)的另一輸入終端。
另外注意雖然在上述實(shí)施例中討論了具體的組件，也可以使用能夠提供適當(dāng)功能的其他組件。舉例而言，在第5圖中所顯示的一般實(shí)施例中，一準(zhǔn)巴倫電路500可以包含節(jié)點(diǎn)501-504，其中該輸入節(jié)點(diǎn)501是連接至該輸入信號(hào)，該節(jié)點(diǎn)502為一中間節(jié)點(diǎn)，該輸出節(jié)點(diǎn)503也可連接至該低噪聲放大器(LNA)520的一輸入終端，而該輸出節(jié)點(diǎn)504可以連接至該低噪聲放大器(LNA)520的另一輸入終端。一組件505，其在該輸入節(jié)點(diǎn)501與該中間節(jié)點(diǎn)502之間連接，可以利用一電感器、一電容器或一短路(換言之，電線)實(shí)作。一組件506，其在該中間節(jié)點(diǎn)502與該輸出節(jié)點(diǎn)503之間連接，可以利用一電感器、一電容器或一短路實(shí)作。一組件507，其在該中間節(jié)點(diǎn)502與該輸出節(jié)點(diǎn)504之間連接，可以利用一電感器、一電容器或一短路實(shí)作。一組件509，其在存在時(shí)于該輸出節(jié)點(diǎn)503與接地面之間連接，可以利用一電感器或一電容器實(shí)作。一組件510，其在存在時(shí)于該輸出節(jié)點(diǎn)503與接地面之間連接，可以利用一電感器或一電容器實(shí)作。一組件508，其在存在時(shí)于該中間節(jié)點(diǎn)502與接地面之間連接，可以利用一電感器或一電容器實(shí)作。注意為了適當(dāng)?shù)刈鰹橐粶?zhǔn)巴倫電路，該組件506與507之一為一電感器。組件508、509與510則可以選擇性存在。
據(jù)此，其預(yù)期本發(fā)明觀點(diǎn)是由后述申請(qǐng)專利范圍與其等價(jià)物所定義。
100、120巴倫電路110、201不平衡輸入111轉(zhuǎn)換器115、116、122、123、125、202、205、212電容器118、206、520低噪聲放大器121、401、402電阻器124相稱網(wǎng)路126、204、213電感器200、210、500準(zhǔn)巴倫電路203、211被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路206、214節(jié)點(diǎn)
501輸入節(jié)點(diǎn)502中間節(jié)點(diǎn)503、504輸出節(jié)點(diǎn)505、506、507、508、509、510組件
權(quán)利要求
1.一種用以接收一不平衡輸入及提供信號(hào)至一平衡輸入低噪聲放大器(LNA)的準(zhǔn)巴倫電路，該準(zhǔn)巴倫電路包括一耦合電容器，其具有連接至該不平衡輸入的一第一終端，以及連接至一節(jié)點(diǎn)的一第二終端；一電容器，其連接于該節(jié)點(diǎn)與一無(wú)線射頻接地面之間；以及一電感器，其具有一第一終端及一第二終端，該第一終端與該低噪聲放大器(LNA)的第一輸入終端連接，而該第二終端與該節(jié)點(diǎn)連接，其中該節(jié)點(diǎn)與該低噪聲放大器(LNA)的一第二輸入終端連接，其中該準(zhǔn)巴倫電路提供介于該低噪聲放大器(LNA)的該第一與第二終端之間的相位差小于180度。
2.一種用以接收一不平衡輸入并提供信號(hào)至一平衡輸入低噪聲放大器(LNA)的準(zhǔn)巴倫電路，該準(zhǔn)巴倫電路包括一耦合電容器，用以接收該不平衡輸入；以及一被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路，其連接于該耦合電容器與該低噪聲放大器(LNA)之間，其中該準(zhǔn)巴倫電路提供介于該低噪聲放大器(LNA)的一第一輸入終端與該低噪聲放大器(LNA)的一第二終端之間的一相位差，該相位差小于180度。
3.如權(quán)利要求2所述的準(zhǔn)巴倫電路，其中該被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路包含一電容器，連接于一節(jié)點(diǎn)與一無(wú)線射頻接地面之間；以及一電感器，其具有一第一終端及一第二終端，該第一終端與該低噪聲放大器(LNA)的一第一輸入終端連接，而第二終端與該節(jié)點(diǎn)連接，其中該節(jié)點(diǎn)與該低噪聲放大器(LNA)的第二輸入終端以及該耦合電容器連接。
4.一種用以接收一不平衡輸入并提供信號(hào)至一平衡輸入低噪聲放大器(LNA)的準(zhǔn)巴倫電路，該準(zhǔn)巴倫電路包括一電容器，連接于一節(jié)點(diǎn)與該不平衡輸入之間；以及一電感器，其具有一第一終端及一第二終端，該第一終端與該低噪聲放大器(LNA)的一第一輸入終端連接，而該第二終端與該節(jié)點(diǎn)連接，其中該節(jié)點(diǎn)則連接至該低噪聲放大器(LNA)的一第二輸入終端，其中該準(zhǔn)巴倫電路提供介于該低噪聲放大器(LNA)的第一與第二終端之間的一相位差，該相位差小于180度。
5.一種用以接收一不平衡輸入并提供信號(hào)至一平衡輸入低噪聲放大器(LNA)的準(zhǔn)巴倫電路，該準(zhǔn)巴倫電路包括一被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路，其連接于該不平衡輸入與該低噪聲放大器(LNA)之間，其中該準(zhǔn)巴倫電路提供介于該低噪聲放大器(LNA)的一第一輸入終端與該低噪聲放大器(LNA)的一第二終端之間的一相位差，該相位差小于180度。
6.如權(quán)利要求5所述的準(zhǔn)巴倫電路，其中該被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路包含一電容器，其連接于一節(jié)點(diǎn)與該不平衡輸入之間；以及一電感器，其具有一第一終端及一第二終端，該第一終端與該低噪聲放大器(LNA)的一第一輸入終端連接，而該第二終端與該節(jié)點(diǎn)連接，其中該節(jié)點(diǎn)則連接至該低噪聲放大器(LNA)的第二輸入終端。
7.一種準(zhǔn)巴倫電路，其包括一第一節(jié)點(diǎn)、第二節(jié)點(diǎn)、第三節(jié)點(diǎn)與一第四節(jié)點(diǎn)，其中該第一節(jié)點(diǎn)連接至該準(zhǔn)巴倫電路的一輸入終端，該第二節(jié)點(diǎn)為一中間節(jié)點(diǎn)，該第三節(jié)點(diǎn)連接至該準(zhǔn)巴倫電路的一輸出終端，而該第四節(jié)點(diǎn)連接至該準(zhǔn)巴倫電路的另一輸出終端；在該第一節(jié)點(diǎn)與該中間節(jié)點(diǎn)之間連接的一第一組件；在該第二節(jié)點(diǎn)與該第三節(jié)點(diǎn)之間連接的一第二組件；以及在該第二節(jié)點(diǎn)與該第四節(jié)點(diǎn)之間連接的一第三組件，其中該第一、第二與該第三組件都包含一電感器、一電容器以及一短路的其中之一，且該第二該第三組件其中之一為一電感器。
8.如權(quán)利要求7所述的準(zhǔn)巴倫電路，還包含下列至少其中之一在該第三節(jié)點(diǎn)與接地面之間連接的一第四組件；在該第四節(jié)點(diǎn)與接地面之間連接的一第五組件；以及在該第二節(jié)點(diǎn)與接地面之間連接的一第六組件，其中該第四、第五與該第六組件每一個(gè)都包含一電感器與一電容器其中之一。
全文摘要
一種準(zhǔn)巴倫電路，用以接收一不平衡輸入并提供信號(hào)至一平衡輸入低噪聲放大器(LNA)。值得注意的是，此準(zhǔn)巴倫電路可以提供介于該低噪聲放大器(LNA)正向與負(fù)向終端之間的一相位差，該相位差大于90度但小于180度。在一實(shí)施例中，該準(zhǔn)巴倫電路可以提供約135度的相位差。為了提供此項(xiàng)功能，該準(zhǔn)巴倫電路包含一個(gè)在該不平衡輸入與該低噪聲放大器(LNA)之間耦合的被動(dòng)反應(yīng)網(wǎng)路。
文檔編號(hào)H04B1/12GK1905377SQ20061009468
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
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