电感器指南

电感器应用产品(巴伦器•耦合器)【第2章】TV调谐器用 超小型巴伦器

本次"电感器应用产品"系列将会为大家介绍TV调谐器用超小型巴伦器。

什么是巴伦器呢?

"巴伦器"可用"BALUN"来表示。它来源于"BALANCE TO UNBALANCE",就是"平衡(信号)-不平衡(信号)转换器"。一般也称为 "巴伦"。
此处所述的不平衡是指一种信号传送模式,在该模式下,信号的往返路径被明确的区分 。大多数信号线的回路为共同接地线。而平衡所代表的信号传送模式是指,信号的往返路径呈组对形式,且其往返信号线具备电气对称性。

【巴伦器原理图】

 

巴伦器的工作原理为,在与天线相连接的不平衡线及硅调谐器的平衡端子间,将信号从不平衡状态转换成平衡状态,并连接阻抗匹配。巴伦器的基本结构是由2根相对的同极性线圈构成的。就转换比率而言,巴伦器的电路构成一般分为"1:1"及"1:4"。例如,如果以阻抗转换比表示,则为"50Ω:50Ω"、"50Ω:200Ω"或"5Ω:75Ω"、"75Ω:300Ω"。一般情况下,往往需要根据天线输入端及硅调谐器的特性阻抗状态来选择合适的构成方式。"1:1"的构成形式中一般也有"变压器型"及"浮动型"结构。我公司巴伦器的电路构成形式中采用了"浮动型"构造,该构造可有效满足本公司产品的特性化(后有追述)及小型化需求。

【调谐器结构图】

 

【巴伦器的主要类型】

 

若选择的巴伦器不符合阻抗条件,则无法充分发挥硅调谐器的性能。这或许有点难以理解。具体来说,连结部位上的阻抗匹配偏差引发了信号反射现象,从而导致信号损失增大、无法获得所需要的接收灵敏度、抗噪声及抗干扰性能减弱。因此,在进行电路设计时要充分进行确认来避免上述现象。

 

事实上,在使用硅调谐器之前,巴伦器就广泛应用于各种无线通信设备的接收电路中。以前的巴伦器一般是将导线以一种复杂的方式"蜿蜒穿行"缠绕在大小约为10mm方形的铁氧体磁芯上的定制规格,其成本往往较高,高频特性偏差也较大,难以用于电路设计中。我公司开发了适用于现在小型、低背化的硅调谐器中的超小型和表面封装型的DXP和DXW系列,并进行了商品化。

 

1. DXP系列、DXW系列的介绍

我公司为满足硅调谐器的小型化需求,运用我公司特有的薄膜技术开发了DXP系列和运用绕线技术开发了DXW系列的超小型巴伦,并实现了商品化。50MHz~870MHz频率的产品可满足地面播放的全宽带需求,也有涵盖了移送设备用470MHz~870MHz频率的产品。我公司有可在阻抗变换比为1:4的情况下,虚拟满足1:6内部构造下的功能需求的产品。另外,还提供支持卫星播放(BS/CS)的产品型号。

【产品阵容】

 

各产品皆可满足小型化、薄型化需求,与传统的上行巴伦器相比,封装面积大幅降低。特别是DXP18BN系列产品,以节省安装空间为目的,运用了接续配线简单的内部配线设计。

【等价电路】

 

巴伦器的选择要点

①请确认天线侧(输入侧)的特性阻抗,选择50Ω/75Ω类型的产品。一般情况下,地波环境下应使用75Ω型产品,CATV或移动型产品应使用50Ω型产品。
②请确认硅调谐器IC侧的电路特性阻抗。或IC应用电路参考信息中包含推荐的巴伦器规格,也请对其进行确认。请在1:1、1:4或1:6中选择阻抗转换比。
③阻抗转换比为1:4或1:6时,应选择DXP系列产品,阻抗转换比为1:1时,应选择DXW系列产品。

要充分发挥巴伦器的特性,合适的特性阻抗尤为重要。有时,即使根据上述标准选择了合适的产品,其在电路中所发挥的性能也可能无法达到预期效果。这是因为IC侧的实际阻抗未能达到理想的阻抗(50Ω/75Ω/200Ω/300Ω)状态。此时,应采取匹配或重新选择产品。详细解决方案请随时咨询我公司。

2. 调谐器电路巴伦器之必要特性

由于巴伦器安装于硅调谐器IC前部,因此巴伦器的插入损耗将直接对信息接收灵敏度产生影响。播放数字信号时,特别是根据电波强度(损耗=接收灵敏度水平)变化导致临界值降低,而出现信息突然中断的现象,与播放模拟信号的情况相比,会出现明显的损耗。因此播放数字信号时必须考虑插入损耗,尽可能在较宽广的播放领域内确保所有的频道都处于稳定的接收状态,因此需要保证巴伦器在较广的频率带域内处于低损耗状态。

【接收状态图】

 

另外,CMRR(*1)也非常重要。CMRR是指差动(不平衡)信号中包含的共模信号成分的比率,有时也用于表示平衡端子间的相位误差及振幅误差。例如,CMRR为30dB时,对于180°的相位误差为3°,振幅误差约为0.2dB。
我公司的DXP系列产品及DXW系列产品皆可在较广的频率带域内同时实现低损耗、高CMRR,无偏差。

*1) CMRR:Common mode rejection ratio
CMRR较低时,若采用射频放大器对该信号进行增幅操作,则会产生失真成分,从而导致调谐器灵敏度下降。因此,CMRR应保持在较高状态。

【特性数据示例】

 

DXP系列产品加入了至今为止在薄膜型共模扼流线圈上研发的独创光刻微细加工技术和高耦合线圈电路/结构设计技术,确立了新颖的小型高性能巴伦电路设计技术,实现了上述巴伦器必备特性----小型化、低背化。

【外形尺寸图】

 
 

此外,DXW系列产品运用了绕线型共模扼流线圈上研发的高精度绕线控制技术,实现了巴伦器小型化、高性能的特性。虽然没有结构上规定为1:4的产品,但充分利用绕线特征的低损耗特性,能实现比变换比为1:1更高性能的巴伦器。

 

3. 总结

随着数字播放时代的到来,TV用调谐器领域也逐步进入硅调谐器的转换时期。其中,巴伦器的作用也日益增大。村田制作所为进一步满足广大客户的各种需求,将通过自主研发的巴伦器电路设计技术及光刻微细加工技术、绕线控制技术,不断努力研发新技术、新产品。

 

负责人:株式会社村田制作所 元器件事业本部 销售工程统括部 地面数字OYAJI

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