高集成射频模块巴伦详解

仿真结果

该巴伦模拟布局设置为三端口结构，端口1 = 50?，端口2和端口3= 25?，如图4所示。

预期的仿真结果为：不平衡端口1匹配，在频段中心测到回波损耗-53dB。S21和S31平衡，在频段中心测到-3dB。S22和S33单端回波损耗和交叉耦合参数S23和S32在频段中心测到-6dB。结果如图5所示。

由于Ang[ S(2,1)] 与Ang[S(3,1)]间的相位差为180度，预期的相位平衡如图6所示。

接着，巴伦布局设置为两个端口，其中端口2和端口3设置为单差动端口，如下图7所示。

预期的仿真结果为：不平衡端口1匹配，在频段中心测到回波损耗(S11)为-53dB。S21单端转差分直通电路在频段中心测到低回拨损耗。图8表示差动端口在频段中心测到的回拨损耗（S22）为-35dB。

FastEM 仿真利用IE3D能力参数化模拟结构的关键性能和重要的几何图形，并表征了在用户选择的频率范围内的结构。该特征数据保存在FastEM数据库中，使用户能够对结构进行实时EM调谐，并且更重要的是，在用户输入目标电性能后IE3D可以自动确定最佳几何结构并为该结构设置所需的S参数。使用FastEM排除最佳布局以外的其他方案以满足理想的性能目标。

定义调谐变量后，FastEM仿真可以获得一系列仿真结果。然后，用户可打开FastEM设计套件进行实时调谐和优化等，如图9所示。

图9：使用IE3D进行 FastEM仿真时用户可通过移动滑块控制调谐变量进行实时EM调谐。

图9表示参数化的马卡德巴伦结构和FastEM仿真中定义的三个单独的调谐变量（滑块）。设计人员可通过单独移动滑块实现实时EM调谐，并看到几何图形和S参数模拟曲线的相对动态变化。实时EM调谐帮助设计者更好的理解结构性能中每个参数的效应，以此来改进原先的布局。

一旦设备结构最终定案，其他设计师可以分享该FastEM资料集，获得设备架构师的EM专业知识，从而达到再利用的效果。通过优化对话框，其他设计师可指定特殊的性能需求，然后确定满足该性能目的的最佳布局和s参数模型。在同一家公司内，针对通用的被动设计结构，如电感器、巴伦、过滤器和变压器等，这种方法使项目流程再利用简单化。

结论

巴伦在高频电路设计方案中是非常有益的被动支持电路。最常见的应用是将不平衡或单端的电路连接到平衡或者差动电路上。此外，作为项目流程（IP）再利用策略的一部分，设计者通过IE3D的FastEM性能可获得作为设备架构师的EM设计专业知识。通过设计范例，FastEM将传统的“布局模型分析重复”设计流程进行优化。对于一款能适用HBT和PHEMT推挽放大器、平衡式混合器或者其他众多应用程序的马卡徳巴伦，使用者可以快速地确定其最佳的物理布局。