[發(fā)明專利]用于射頻、微波、以及毫米波集成電路的具有增強共模抑制的集成變壓器巴倫

有效

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• 申請日: 2014-02-12
• 公開（公告）號: CN103985503B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設計）人: P·S·斯沃亨;A·P·湯利
• 申請（專利權）人: 諾基亞技術有限公司
• 主分類號: H01F19/00
• 分類號: H01F19/00;H01F41/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 酆迅

技術領域

本發(fā)明的領域涉及使用在通信、雷達、以及成像系統(tǒng)中的射頻、微波、以及毫米波電路。

背景技術

射頻、微波、以及毫米波集成電路對無線通信、雷達、以及成像系統(tǒng)的功能是至關重要的。在這些頻率上的集成電路設計需要使用片上無源電組件，諸如電阻器、電感器、電容器、以及變壓器。變壓器和平衡到不平衡（巴倫）設備普遍地使用在無線通信中。變壓器通常被用來耦合功能電路塊之間的差分射頻、微波、或者毫米波頻率信號。巴倫被用于信號的單端到差分轉換或者差分到單端轉換。該轉換的有效性在有用的巴倫設計中應當被最大化，以最大化所期望的模式中（例如在差分模式中）的信號功率。

在單端到差分轉換中，隨著一個端口在變壓器巴倫的初級線圈上接地，次級線圈上的理想輸出將是純差分的。在次級線圈處對共模信號的抑制對于最大化差分模式中的信號功率是重要的，并且對于避免后續(xù)電路的工作點上的共模變化也是重要的。

在高頻處，當在初級線圈的第一端子處用單端輸入來激勵巴倫并且初級線圈的第二端子被接地時，變壓器繞組之間的寄生電容導致次級線圈處不合意的共模輸出。該電容的復阻抗在高頻處變小，引起了每個線圈的線匝到它自身之間的電容性耦合，并且還引起了初級線圈的線匝到次級線圈之間的電容性耦合。初級線圈不對稱地被接地，但是次級線圈一致地被耦合至初級線圈，引起了歸因于這個不對稱的降低的共模抑制。

差模轉換增益是變壓器次級處的差分信號功率與初級線圈的第一端子處的單端信號功率之比，其中第二端子被接地。共模轉換增益相似地被定義，但是涉及變壓器次級處的共模信號功率。巴倫的共模抑制被定義為差模轉換增益與共模轉換增益之比。最大化共模抑制比（CMRR）是合意的，因為它意味著更多的輸入信號功率被轉換為合意的差分輸出信號，并且更少的輸入信號功率被轉換為變壓器次級線圈處的不合意的共模輸出信號。

發(fā)明內容

裝置和方法的示例實施例，由于對被添加至繞組的中心抽頭的電容的減少的需求，而提供了具有最大化的共模抑制比和改進的自諧振頻率的改進變壓器巴倫。

本發(fā)明的示例實施例包括一種裝置，該裝置包括：

形成初級線圈的、至少一個線匝的第一繞組，具有定向在第一方向上的第一差分引線和第二差分引線，初級線圈被形成在基板上方的第一導電層中并且初級線圈的第一差分引線被接地；以及

形成次級線圈的、至少一個線匝的第二繞組，具有定向在第二方向上的第三差分引線和第四差分引線，第二方向以大于零度并且小于180度的角度從第一方向偏移，次級線圈被形成在由絕緣層從第一導電層分離的第二導電層中；

其中初級線圈和次級線圈形成變壓器巴倫。

本發(fā)明的示例實施例包括一種裝置，該裝置包括：

其中初級線圈具有與次級線圈不同的直徑。

本發(fā)明的示例實施例包括一種裝置，該裝置包括：

次級線圈的中心抽頭與初級線圈的被接地的第一差分引線交疊；并且

次級線圈的第三差分引線和第四差分引線與初級線圈的第二差分引線交疊。

本發(fā)明的示例實施例包括一種裝置，該裝置包括：

次級線圈的中心抽頭與初級線圈的第二差分引線交疊；并且

次級線圈的第三差分引線和第四差分引線與初級線圈的被接地的第一差分引線交疊。

本發(fā)明的示例實施例包括一種裝置，該裝置包括：

初級線圈的中心抽頭與次級線圈的第三差分引線交疊；并且

初級線圈的被接地的第一差分引線和第二差分引線與次級線圈的第四差分引線交疊。

本發(fā)明的示例實施例包括一種裝置，該裝置包括：

其中初級線圈與次級線圈的定向上的大于零度并且小于180度的偏移角度，歸因于對初級線圈的平衡的電容性和電感性耦合，而向次級線圈的第三差分引線和第四差分引線提供相等的總阻抗，由此最大化用于次級線圈的第三差分引線和第四差分引線的共模抑制。

本發(fā)明的示例實施例包括一種裝置，該裝置包括：

其中初級線圈的第一引線和第二引線彼此在變壓器巴倫的相同側上；并且次級線圈的第三引線和第四引線彼此在變壓器巴倫的相同側上，減少了每對引線之間的寄生接地環(huán)路電感。

本發(fā)明的示例實施例包括一種方法，該方法包括：

用裝置在基板上方的第一導電層中形成至少一個線匝的初級線圈，初級線圈具有定向在第一方向上的第一差分引線和第二差分引線，并且初級線圈的第一差分引線被接地；以及