射频转换器是带有两个或多个端口的无源元件,广泛应用于各种射频设备。射频转换器最常见的用途之一是巴伦,即在不平衡传输电路和平衡电路之间提供有效耦合。其他常见用途包括不同阻抗电路之间的阻抗匹配、直流隔离、注入直流电流或增强电路的共模抑制性能。
射频转换器的磁导体结构基于设计功能制作,能确保磁导体之间的磁耦合机制发挥作用。射频转换器技术种类繁多,包括铁芯线圈、传输线、低温共烧陶瓷(LTCC)和单片微波集成电路(MMIC),并且根据技术的不同,转换器的制造方式也各有不同。例如,最初的转换器技术是采用铁芯线圈,其中两个相互绝缘的导体缠绕在铁芯或空芯上。
在铁芯线圈转换器中,在初级线圈中注入交流电而在铁芯中产生磁通量,磁通量会在次级线圈中产生电流。线圈绕铁芯的匝数之比决定了转换器一侧到另一侧的阻抗转换能力。在这种情况下,射频转换器的性能在很大程度上取决于所用芯材的性能。例如,如果使用铁磁磁芯,则磁芯的磁性能取决于温度、频率和通过信号的功率。因此,要实现最佳的转换器性能,必须仔细选择芯材和转换器制造方法。
也可以通过将传输线圈缠绕在铁芯或空芯上制作转换器。此外,还可以利用传输线的四分之一波长制作另一种类型的射频转换器。LTCC和MMIC射频转换器采用平面导体和绝缘层制造,都是结构紧凑而且频率极高的射频转换器。由于射频转换器的物理尺寸会极大地影响射频性能参数,因此与大型铁芯线圈和传输线转换器相比,通常LTCC和MMIC射频转换器的低频性能较差。
常见射频转换器应用场景
阻抗转换(即阻抗匹配)
有效耦合平衡电路与不平衡电路
电压转换
电路之间的直流隔离
直流电流注入射频电路
增强共模抑制(CMR)
接地隔离
过滤信号线中的高频信号