エンジニアはRF PCBの設計を詳細に説明し、分析しました

RF PCB 設計のトピックでよく言及される用語は、バランス型アンバランス型コンバーターの使用ですが、これらのデバイスが何をするのか、なぜ必要なのかが不明な場合があります。 RF PCB 設計では、インピーダンス整合と平衡/不平衡信号間の同時変換が必要になる場合があります。ここで不平衡トランスが役に立ちます。

不平衡トランスとは何かについてもっと知りたい場合、これは豊富なトピックかもしれません。一部のアンバランストランスの説明は非常に難解であるか単純すぎる可能性があるため、できるだけ簡潔にして、ほとんどの設計者になじみのある PCB 設計概念と結び付けるように努めます。不平衡トランスを選択し、それを PCB レイアウトに組み込むための十分な背景情報があることが望まれます。

非常に簡単に言えば、不平衡トランスは、不平衡（シングルエンド）AC信号を平衡（差動）AC信号に変換するデバイスです。最も一般的に使用される低周波 RF 信号 (CATV や TV アンテナなど) は単純な変圧器または結合インダクタのセットですが、平衡型不平衡型コンバータにはさまざまな形式があります。シングルエンド RF 入力信号と差動信号の間で変換を行うことにより、信号を差動受信機、ダイポールアンテナ、または差動動作のその他のコンポーネントに入力できます。

以下は、一般的な RF システムにおける不平衡トランスの例です。

シンプルなトランス。これは Barron の中で最も単純なタイプかもしれませんが、最大でもあります。の

センタータップトランス。これは、トランスバロンにとってより良い選択です。トランスの中央タップは、平衡信号用の共有基準ネットワークを提供します。平衡不平衡コンバータの各側のインピーダンスは、ネジのない側とハーフタップ側の間の巻数比によって異なります。

RF PCB

LC 回路の結合。 LC回路のリアクタンス素子間の結合を利用することで、センタータップトランスと同じインピーダンス変換機能を持つ回路を作ることができます。これは、LC 回路シミュレーションを含む、より複雑なトピックです。

分散バロンデザイン。これらの Barron の設計は、PCB に印刷されたワイヤ間の結合インピーダンスを利用しているため、より複雑です。同様の構造が、平衡不平衡コンバータを集積回路に配置するためにも使用されます。

私がリストした最終的なタイプのバランス型アンバランス型コンバーターには、さまざまな設計が含まれており、PCB 上の印刷要素を慎重に配置する必要があります。これは、ほとんどの設計者が理解しにくい RF PCB 設計の 1 つの側面です。幸いなことに、マイクロ波工学の教科書や研究文献には、Barron の設計の良い出発点となる多くの設計があります。

バランは、パッシブアンプ、周波数逓倍器、移相器、変調器、およびダイポールアンテナフィードに本拠地を見出しました。これらのアプリケーションでは、不平衡トランスが 2 つの重要な機能を果たします。

インピーダンス整合

平衡不平衡コンバータの重要な機能は、平衡不平衡コンバータの平衡端と不平衡端の間のインピーダンス整合を提供することです。たとえば、不平衡トランスでは、適切な巻数比または 1 次コイルと 2 次コイルのインダクタンス比を選択することで実現できます。理想的な不平衡トランスのリターンロスは、S11 = 負の無限大です。

検疫

不平衡トランスは、電気結合または磁気結合を介して電力を伝送するため、平衡信号と不平衡信号の間にある程度の自然な分離を提供します。平衡不平衡コンバータの設計が正しい限り、放射 EMI を分離し、平衡不平衡コンバータの 2 つのサイド間を通過するのを防ぐことができます。信号が差動レシーバーに供給される場合、平衡型不平衡型コンバーターの平衡側も高いコモンモードノイズ耐性を備えています。

バロンレイアウトRF基板の使い方

RF PCB レイアウトで平衡不平衡トランスを使用する場合、平衡不平衡トランス自体のレイアウトと、不平衡および平衡ラインのレイアウトという 2 つの課題があります。他の RF PCB と同じ戦略に従います。

スルーホールフェンスや電子バンドギャップ構造 (EBG) などの回路ブロック間の絶縁を提供します。

必要に応じて短い配線を選択し、インピーダンスを一致させます

さまざまな機能ブロックがボード上のさまざまな位置に配置されるように、レイアウトをグリッド化してみてください

ダイポールアンテナフィーダーで使用する場合、平衡不平衡トランスは接地面領域の端に配置され、平衡出力はアンテナに直接ルーティングされます。これは通常、逆 F アンテナまたはその他のマイクロストリップアンテナで行われます。モノポールアンテナまたは同軸接続 (つまり、U.FL コネクタ付きのアンバランスアンテナ) を使用するなど、方向を変更し、いずれにせよすべての操作をグランドプレーンで行います。高い分離を提供するために、フィーダーの周りの穴とアンテナ領域と他の回路の間に接地保護を配置できます。

平衡不平衡トランスを理解すると、どの平衡不平衡トランスが RF PCB に最適かをより簡単に判断できます。