一种宽频带阻抗变换器及电子设备的制作方法

本发明涉及集成电路，尤其是指一种宽频带阻抗变换器及电子设备。

背景技术：

1、阻抗变换器由于具有高稳定性，能更好地适用于高要求的应用场景，如高频信号的处理和高功率信号的传输，因此，在现代无线通信、雷达系统和卫星通信中起着关键作用。

2、传统的阻抗变换器采用lc等被动元件设计，利用电感和电容构建阻抗变换器，通过调整电感和电容的参数实现不同的阻抗变换比，但是由于电感和电容等元件在不同频率下的响应变化会导致器件的阻抗匹配性能在某些频段失效，进而导致器件的工作频带较窄，带宽性能差。为了解决这一问题，目前逐渐开始采用耦合线圈设计阻抗变换器，通过改变耦合线圈的特性阻抗实现不同的阻抗变换比，由于耦合线圈具有较小的寄生效应以及良好的电磁兼容性，因此这种形式的阻抗变换器相对lc形式的阻抗变换器具有更好的带宽性能，但是，耦合线圈形式的阻抗变换器在设计上会受到电磁学和结构的限制，耦合线圈的数量及连接关系均会影响耦合线圈之间的耦合效应，从而影响器件的工作频带，进而影响其带宽性能，现有技术中基于耦合线圈形式的阻抗变换器仍然存在工作频带窄、带宽性能差的问题，这导致阻抗变换器无法在高频应用中提供稳定的阻抗变换比。

3、综上所述，现有的宽频带阻抗变换器存在带宽性能差，无法在高频应用中提供稳定的阻抗变换比的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的阻抗变换器带宽性能差，无法在高频应用中提供稳定的阻抗变换比的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种宽频带阻抗变换器，包括：

3、个耦合单元，每个耦合单元中至少包括两个耦合线圈对，每个耦合线圈对均包括第一耦合线圈和第二耦合线圈；每个耦合单元中，第一个耦合线圈对中第一耦合线圈的第一端为该耦合单元的第一输入端，第一个耦合线圈对中第二耦合线圈的第一端为该耦合单元的第二输入端，最后一个耦合线圈对中第一耦合线圈的第二端为该耦合单元的第一输出端，最后一个耦合线圈对中第二耦合线圈的第二端为该耦合单元的第二输出端；其中，为偶数；

4、n个耦合单元的第一输入端相连作为宽频带阻抗变换器的第一差分信号输入端；n个耦合单元的第二输入端相连作为宽频带阻抗变换器的第二差分信号输入端；

5、第i个耦合单元和第n+1-i个耦合单元为第i组性能完全相同的耦合单元对组；其中，；

6、耦合单元对组中，一个耦合单元的第一输出端作为宽频带阻抗变换器的第一差分信号输出端，另一个耦合单元的第二输出端作为宽频带阻抗变换器的第二差分信号输出端；其中，；

7、n个耦合单元中未作为第一差分信号输出端和第二差分信号输出端的耦合单元的输出端相连作为宽频带阻抗变换器的公共端。

8、优选地，耦合单元对组中，

9、耦合单元中，所有耦合线圈对中的第一耦合线圈串联，所有耦合线圈对中的第二耦合线圈的第一端与该耦合单元的第二输入端相连，所有耦合线圈对中的第二耦合线圈的第二端与该耦合单元的第二输出端相连；

10、耦合单元中，所有耦合线圈对中的第二耦合线圈串联，所有耦合线圈对中的第一耦合线圈的第一端与该耦合单元的第一输入端相连，所有耦合线圈对中的第一耦合线圈的第二端与该耦合单元的第一输出端相连。

11、优选地，耦合单元对组k中，

12、每个耦合单元中所有耦合线圈对中第一耦合线圈的第一端与该耦合单元的第一输入端相连，所有耦合线圈对中第一耦合线圈的第二端与该耦合单元的第一输出端相连，所有耦合线圈对中第二耦合线圈的第一端与该耦合单元的第二输入端相连，所有耦合线圈对中第二耦合线圈的第二端与该耦合单元的第二输出端相连；

13、其中，且。

14、优选地，每个耦合单元由上下堆叠的介质层组成，其中，耦合单元中的每个耦合线圈对均由上下堆叠的四个介质层组成，每个介质层上设置有金属走线层和通孔；

15、每个耦合线圈对中第一个介质层和第三个介质层通过通孔并联作为耦合线圈对中的第一耦合线圈，第二个介质层和第四个介质层通过通孔并联作为耦合线圈对中的第二耦合线圈；

16、将第1~n/2个耦合单元按照耦合单元的序号自小到大水平排列作为第一介质层组，将第n/2+1~n个耦合单元按照耦合单元的序号自小到大水平排列作为第二介质层组；所述第一介质层组和所述第二介质层组在同一水平面上并列设置，所述第一介质层组和所述第二介质层组的位置轴对称。

17、优选地，n个耦合单元的偶模阻抗均相等，n个耦合单元的奇模阻抗均相等，n个耦合单元中耦合线圈对的电长度均相等，n个耦合单元中耦合线圈对的宽度均相等；

18、n个耦合单元中耦合线圈对的偶模阻抗均相等，n个耦合单元中耦合线圈对的奇模阻抗均相等。

19、优选地，。

20、优选地，所述宽频带阻抗变换器的公共端接地。

21、优选地，所述宽频带阻抗变换器的公共端连接去耦电容的正极，所述去耦电容的负极接地，所述去耦电容的正极连接电源。

22、优选地，当n为2且每个耦合单元中包括两个耦合线圈对时，

23、两个耦合单元中第一个耦合线圈对中第一耦合线圈的第一端相连作为宽频带阻抗变换器的第一差分信号输入端；两个耦合单元中第一个耦合线圈对中第二耦合线圈的第一端相连作为宽频带阻抗变换器的第二差分信号输入端；

24、第一个耦合单元中，两个耦合线圈对中的第一耦合线圈串联，第一个耦合线圈对中第二耦合线圈的第一端与第二个耦合线圈对中第二耦合线圈的第一端相连，第一个耦合线圈对中第二耦合线圈的第二端与第二个耦合线圈对中第二耦合线圈的第二端相连，第二个耦合线圈对中第一耦合线圈的第二端作为宽频带阻抗变换器的第一差分信号输出端；

25、第二个耦合单元中，两个耦合线圈对中的第二耦合线圈串联，第一个耦合线圈对中第一耦合线圈的第一端与第二个耦合线圈对中第一耦合线圈的第一端相连，第一个耦合线圈对中第一耦合线圈的第二端与第二个耦合线圈对中第一耦合线圈的第二端相连，第二个耦合线圈对中第二耦合线圈的第二端作为宽频带阻抗变换器的第二差分信号输出端；

26、第一个耦合单元中第二个耦合线圈对中第二耦合线圈的第二端、第二个耦合单元中第二个耦合线圈对中第一耦合线圈的第二端相连作为宽频带阻抗变换器的公共端。

27、优选地，第一个耦合单元和第二个耦合单元均由上下堆叠的八个介质层组成，每个介质层上设置有金属走线层和联通孔；

28、每个耦合单元中第一个介质层和第三个介质层通过联通孔并联作为第一个耦合线圈对中的第一耦合线圈，第二个介质层和第四个介质层通过联通孔并联作为第一个耦合线圈对中的第二耦合线圈，第五个介质层和第七个介质层通过联通孔并联作为第二个耦合线圈对中的第一耦合线圈，第六个介质层和第八个介质层通过联通孔并联作为第二个耦合线圈对中的第二耦合线圈；

29、将第一个耦合单元作为第一介质层组，将第二个耦合单元作为第二介质层组，所述第一介质层组和所述第二介质层组在同一水平面上并列设置，所述第一介质层组和所述第二介质层组的位置轴对称。

30、优选地，第一个耦合单元的偶模阻抗和第二个耦合单元的偶模阻抗相等；

31、第一个耦合单元的奇模阻抗和第二个耦合单元的奇模阻抗相等；

32、第一个耦合单元中耦合线圈对的电长度和第二个耦合单元中耦合线圈对的电长度相等；

33、第一个耦合单元中耦合线圈对的宽度和第二个耦合单元中耦合线圈对的宽度相等；

34、第一个耦合单元中耦合线圈对的偶模阻抗和第二个耦合单元中耦合线圈对的偶模阻抗相等；

35、第一个耦合单元中耦合线圈对的奇模阻抗和第二个耦合单元中耦合线圈对的奇模阻抗相等。

36、本发明还提供了一种电子设备，包括上述的宽频带阻抗变换器。

37、本发明提供的宽频带阻抗变换器由偶数个耦合单元组成，每个耦合单元中至少包括两个耦合线圈对，通过增加单个耦合单元中的耦合线圈对数可以增加每个耦合单元的耦合效应，进而提高整个器件的耦合效率，从而拓宽器件的工作频段，提高器件的带宽性能；同时，每个耦合单元中的多个耦合线圈对有助于分散寄生电容和电感的影响，降低高频段的衰减，从而减小器件中的寄生电容对信号传输的干扰；本技术通过利用多个耦合线圈对设计耦合单元，再利用多个耦合单元设计得到的阻抗变换器具有较高的耦合效应，其工作频带范围达到了5.5ghz，且在整个频带范围内几乎没有插入损耗，能够实现信号的高效稳定传输，同时，通过调整耦合单元的阻抗特性参数可以使得器件在较宽的频带范围内实现不同的阻抗变换比，从而可以更好地应用于高频和高传输效率的通信系统中。