[發明專利]一種八路完全對稱的分布式片上變壓器

有效

• 申請號: 201310223109.7
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103247426A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 康凱;黃鵬;郭開喆;余益明
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01F27/28
• 分類號: H01F27/28;H01F27/30;H01F27/40
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 楊軍

技術領域

本發明涉及一種變壓器，具體地說，是涉及一種八路完全對稱的分布式片上變壓器。

背景技術

眾所周知，由于片上變壓器能夠實現阻抗變換、功率合成和功率分配，且具有插入損耗小、面積小、可以實現多路功率合成和分配等諸多優點，其在射頻、微波毫米波集成電路等領域扮演著重要的角色。

現有的片上變壓器大多采用如圖1所示的結構，即副線圈形狀與原線圈一致。這種傳統結構的片上變壓器雖然能夠實現阻抗變換、功率合成與功率分配，但是由于這種片上變壓器本身結構的不對稱性導致了變壓器的各個端口的不平衡性十分嚴重，這主要表現在，用作阻抗變換時會出現各個端口的阻抗相差較大，用作功率合成與分配時會導致功率損耗較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種八路完全對稱的分布式片上變壓器，主要解決現有技術中存在的由于片上變壓器各個端口不平衡，使得其用作阻抗變換時會出現各個端口的阻抗相差較大，用作功率合成與分配時會導致功率損耗較大的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種八路完全對稱的分布式片上變壓器，包括沿x軸、y軸對稱且設有八路信號端口的原線圈和沿x軸、y軸對稱且設有兩路信號端口的副線圈，所述原線圈上相連的兩兩信號端口間連接有大小相等的電感，所述副線圈上與兩路信號端口中心對稱的位置處設置有一對懸浮的金屬條。

具體地說，所述副線圈由兩路并聯交叉環繞為沿x軸、y軸對稱結構的線圈構成。

為了提高本發明的平衡性，所述懸浮的金屬條與副線圈上兩路信號端口的電結構沿x軸、y軸對稱。

考慮到實際需求，所述原線圈上設有虛地點，該虛地點設置有用于進行直流電饋入的饋電點。

考慮到為直流饋電的便利性，所述原線圈上每路信號均設有虛地點，各虛地點分別設置有中心抽頭。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

（1）本發明將變壓器的原線圈和副線圈均設置為對稱結構，且在副線圈的兩路信號端口的對稱面設置了一對與其電結構對稱的懸浮的金屬條，通過該種完全對稱結構的設置有效提高了變壓器各個端口的平衡性，使得本發明用于功率合成、功率分配和阻抗變換等操作時具有更小的損耗，在實際應用中具有更優的效果。

（2）本發明突破了傳統思維中副線圈形狀應與原線圈一致的思維局限，將副線圈變換為兩圈并聯交叉環繞的對稱結構，從而有效減少了工作中差模信號轉化為共模信號的比例，大大改善了了變壓器各個端口的平衡性，進而使得本發明在用作阻抗變換時各個端口具有較好的阻抗一致性，用作功率合成與功率分配時具有較高的效率，具有突出的實質性特點和顯著進步，適合大規模推廣應用。

附圖說明

圖1為現有技術中分布式變壓器的平面示意圖。

圖2為本發明的平面示意圖。

圖3為本發明的電路原理圖。

上述附圖中，附圖標記對應的部件名稱如下：

1-原線圈，2-副線圈，3-副線圈信號端口，4-懸浮的金屬條。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，本發明的實施方式包括但不限于下列實施例。

實施例

為了解決現有技術中存在的由于片上變壓器各個端口不平衡，使得其用作阻抗變換時會出現各個端口的阻抗相差較大，用作功率合成與分配時會導致功率損耗較大的問題，如圖2、圖3所示，本發明公開了一種能合成八路信號的八路完全對稱的分布式片上變壓器，其包括原線圈1、副線圈2、副線圈信號端口3和懸浮的金屬條4，該片上變壓器采用上下耦合式結構，原線圈為一圈，共有八路信號端口，副線圈為并聯交叉環繞的兩圈，有兩路信號端口，在副線圈的兩路信號端口的對稱面同時設置了一對懸浮的金屬條，該懸浮的金屬條與信號端口的金屬條形成沿x軸、y軸對稱的電結構，其主要作用是進一步改善變壓器的平衡性。

根據圖2可以看出，副線圈由兩路并聯交叉環繞為沿x軸、y軸對稱結構的線圈的結構組成。

根據圖3可以看出，原線圈上相連的兩信號端口間連接有大小相等的電感，并聯交叉環繞的副線圈上與原線圈相對應位置處的電感與原線圈上的電感采用上下耦合方式，具有更高的耦合系數。

為了提高給直流饋電的便利性，本發明中在原線圈上每路信號的虛地點分別設置有中心抽頭，由于在虛地點設置中心抽頭為行業公知手段，因而本發明中不作更多說明。

為了進一步提高整體性能，本發明在原線圈上的虛地點設置有用于直流饋電的饋電點。