一种差分阻抗变换器及电子设备的制作方法

本发明涉及集成电路，尤其是指一种差分阻抗变换器及电子设备。

背景技术：

1、随着数字通信和数据处理技术的迅速发展，对高速数据传输质量的要求越来越高，因此对差分阻抗变换器的平衡度提出了更高的要求。差分阻抗变换器的平衡度对于信号传输质量、抗干扰能力和增益控制等方面都具有重要作用。通过保持差分信号路径的平衡度，可以提高系统的性能和可靠性，确保差分信号的准确传输和处理。

2、然而，差分阻抗变换器的平衡度面临以下问题：1、器件不匹配：差分阻抗变换器中使用的电阻、电容等元件可能存在制造偏差或温度漂移，导致差分信号的平衡度受到影响。这种不匹配会引起差分信号的失真，降低系统的性能。2、电源噪声：差分阻抗变换器的性能受到电源噪声的影响。由于电源噪声可能在差分信号路径中产生不平衡，会引入额外的噪声成分，降低系统的信噪比。3、信号干扰：外部干扰源（如电磁干扰）可能会对差分信号路径产生不平衡的影响，导致差分信号的失真，这种干扰可能来自周围环境或其他电路元件。

3、为了解决这些问题，现代的差分阻抗变换器设计采用了一系列技术和方法：1、精确匹配和校准：通过选择高精度的电阻、电容等元件，并进行精确的匹配和校准，可以减小器件不匹配带来的影响，但是采用高精度的被动元件往往会增加器件成本。2、抗干扰设计：采用屏蔽、隔离和滤波等技术，可以有效减少外部干扰对差分信号的影响，提高系统的抗干扰能力，但是这种方式存在成本高、复杂性强且效果有限的问题。3、电源噪声抑制：使用低噪声电源、滤波器和稳压器等技术，可以降低电源噪声对差分信号的干扰，这种方式对于平衡度的改善效果有限，还会增加系统能耗。总的来说，差分阻抗变换器的平衡度问题是一个需要重视和解决的挑战。通过合适的设计和技术手段，可以减小不平衡因素的影响，提高差分阻抗变换器的性能和可靠性。

4、综上所述，如何设计一种既具有较宽频带范围和低插入损耗，而且能够实现具有良好的平衡度的差分阻抗变换器是目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于如何设计一种既具有较宽的频带范围和低插入损耗，又具有良好的平衡度的差分阻抗变换器。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种差分阻抗变换器，包括：

3、n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；其中，n为大于等于4的偶数；

4、n个耦合线圈对中所有第二耦合线圈的第一端相连作为差分阻抗变换器的第一差分输入信号端口，n个耦合线圈对中所有第一耦合线圈的第一端相连作为差分阻抗变换器的第二差分输入信号端口，所述第一差分输入信号端口和所述第二差分输入信号端口的位置轴对称；

5、所述n个耦合线圈对中第i个耦合线圈对和第n+1-i个耦合线圈对为第i组性能完全相同的耦合线圈对组；其中，i≤n/2；

6、第k组耦合线圈对组中一个耦合线圈对中的第一耦合线圈的第二端作为差分阻抗变换器的第一差分输出信号端口，第k组耦合线圈对组中另一个耦合线圈对中的第二耦合线圈的第二端作为差分阻抗变换器的第二差分输出信号端口，所述第一差分输出信号端口和所述第二差分输出信号端口的位置轴对称；其中，k∈i；

7、作为第一差分输出信号端口的耦合线圈对中第二耦合线圈的第二端与n个耦合线圈对中未作为第一差分输出信号端口和第二差分输出信号端口的耦合线圈对中第一耦合线圈的第二端相连作为差分阻抗变换器的第一公共端；

8、作为第二差分输出信号端口的耦合线圈对中第一耦合线圈的第二端与n个耦合线圈对中未作为第一差分输出信号端口和第二差分输出信号端口的耦合线圈对中第二耦合线圈的第二端相连作为差分阻抗变换器的第二公共端，所述第一公共端和所述第二公共端的位置轴对称。

9、在本发明的一个实施例中，所述差分阻抗变换器的第一公共端和所述差分阻抗变换器的第二公共端位置对称并虚地，虚地位于所述差分阻抗变换器的第一公共端和所述差分阻抗变换器的第二公共端的中心对称点。

10、在本发明的一个实施例中，所述差分阻抗变换器的第一公共端连接第一电感的一端，所述第一电感的另一端连接第一去耦电容的正极，所述第一去耦电容的正极连接电源，所述第一去耦电容的负极接地；

11、所述差分阻抗变换器的第二公共端连接第二电感的一端，所述第二电感的另一端连接第二去耦电容的正极，所述第二去耦电容的正极连接电源，所述第二去耦电容的负极接地；

12、所述第一电感和所述第二电感的感抗相同且位置轴对称，所述第一去耦电容和所述第二去耦电容的容抗相同且位置轴对称。

13、在本发明的一个实施例中，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连通孔；

14、每个耦合线圈对中第一个介质层和第三个介质层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并联作为耦合线圈对中的第二耦合线圈；

15、将第一个至第n/2个耦合线圈对按照耦合线圈对的序号自小到大水平排列作为第一介质层组，将第n/2+1个至第n个耦合线圈对按照耦合线圈对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；

16、所述第一介质层组和所述第二介质层组中每个耦合线圈对均设置有公共端介质层，所述第一介质层组中每个耦合线圈对中的公共端介质层与对应耦合线圈对中第二耦合线圈对应的介质层相连，所述第二介质层组中每个耦合线圈对中的公共端介质层与对应耦合线圈对中第一耦合线圈对应的介质层相连；

17、所述第一介质层组和所述第二介质层组中位置对称的两个耦合线圈对中的公共端介质层相连。

18、在本发明的一个实施例中，n个耦合线圈对的位置轴对称；

19、n个耦合线圈对的奇模阻抗均相等，n个耦合线圈对的偶模阻抗均相等，n个耦合线圈对中耦合线圈的电长度和宽度均相等；

20、第n个耦合线圈对中耦合线圈的偶模阻抗与第n个耦合线圈对的偶模阻抗相等，第n个耦合线圈对中耦合线圈的奇模阻抗为第n个耦合线圈对的奇模阻抗的二倍。

21、在本发明的一个实施例中，k=1。

22、在本发明的一个实施例中，当n为4时，

23、四个耦合线圈对中第二耦合线圈的第一端相连作为差分阻抗变换器的第一差分输入信号端口，四个耦合线圈对中第一耦合线圈的第一端相连作为差分阻抗变换器的第二差分输入信号端口，所述第一差分输入信号端口与所述第二差分输入信号端口的位置轴对称；

24、第一个耦合线圈对中第一耦合线圈的第二端作为差分阻抗变换器的第一差分输出信号端口，第四个耦合线圈对中第二耦合线圈的第二端作为差分阻抗变换器的第二差分输出信号端口，所述第一差分输出信号端口与所述第二差分输出信号端口的位置中心对称；

25、第一个耦合线圈对中第二耦合线圈的第二端、第二个耦合线圈对中第一耦合线圈的第二端和第三个耦合线圈对中第一耦合线圈的第二端相连作为差分阻抗变换器的第一公共端；

26、第四个耦合线圈对中第一耦合线圈的第二端、第二个耦合线圈对中第二耦合线圈的第二端和第三个耦合线圈对中第二耦合线圈的第二端相连作为差分阻抗变换器的第二公共端，所述第一公共端与所述第二公共端的位置轴对称。

27、在本发明的一个实施例中，所述差分阻抗变换器的第一公共端和所述差分阻抗变换器的第二公共端位置对称并虚地，虚地位于所述差分阻抗变换器的第一公共端和所述差分阻抗变换器的第二公共端的中心对称点。

28、在本发明的一个实施例中，所述差分阻抗变换器的第一公共端连接第一电感的一端，所述第一电感的另一端连接第一去耦电容的正极，所述第一去耦电容的正极连接电源，所述第一去耦电容的负极接地；

29、所述差分阻抗变换器的第二公共端连接第二电感的一端，所述第二电感的另一端连接第二去耦电容的正极，所述第二去耦电容的正极连接电源，所述第二去耦电容的负极接地；

30、所述第一电感和所述第二电感的感抗相同且位置轴对称，所述第一去耦电容和所述第二去耦电容的容抗相同且位置轴对称。

31、在本发明的一个实施例中，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连通孔；

32、每个耦合线圈对中第一个介质层和第三个介质层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并联作为耦合线圈对中的第二耦合线圈；

33、将第一个耦合线圈对和第二个耦合线圈对按照耦合线圈对的序号自小到大水平排列作为第一介质层组，将第三个耦合线圈对和第四个耦合线圈对按照耦合线圈对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；

34、四个耦合线圈对均设置有公共端介质层，所述第一介质层组中每个耦合线圈对中的公共端介质层与对应耦合线圈对中第二耦合线圈对应的介质层相连，所述第二介质层组中每个耦合线圈对中的公共端介质层与对应耦合线圈对中第一耦合线圈对应的介质层相连；

35、第一个耦合线圈中的公共端介质层与第三个耦合线圈对中的公共端介质层相连作为差分阻抗变换器的第一公共端，第二个耦合线圈对中的公共端介质层与第四个耦合线圈对中的公共端介质层相连作为差分阻抗变换器的第二公共端，所述第一公共端与所述第二公共端的位置轴对称。

36、在本发明的一个实施例中，四个耦合线圈对的位置轴对称；

37、四个耦合线圈对的奇模阻抗均相等，四个耦合线圈对的偶模阻抗均相等，四个耦合线圈对中耦合线圈的电长度和宽度均相等；

38、每个耦合线圈对中耦合线圈的偶模阻抗与耦合线圈对的偶模阻抗相等，每个耦合线圈对中耦合线圈的奇模阻抗是耦合线圈对的奇模阻抗的二倍。

39、本发明还提供了一种电子设备，包括上述的差分阻抗变换器。

40、本发明提供的差分阻抗变换器采用耦合线圈对设计，结构简单，容易实现，成本低廉；并且，通过改变耦合线圈对的奇模阻抗和偶模阻抗即可实现高阻抗变换，具有良好的阻抗匹配特性；由于采用偶数个耦合线圈对使得差分阻抗变换器的结构十分对称。除此之外，本技术对未作为差分输出信号端口的耦合线圈的第二端的连接方式进行了设计，将其分为第一公共端和第二公共端，使得差分阻抗变换器的结构完全对称，增强了差分信号与共模信号的隔离效果，有效消除了共模噪声和干扰，减小了不同端口之间的信号耦合，进一步提升了器件的平衡度，提高了信号传输的稳定性。另外，该差分阻抗变换器的频带范围达到了3.7ghz，且在整个频带范围内几乎没有插入损耗，在传输过程中能够保持信号的强度和质量，从而实现高效传输，因此，本技术提供的差分阻抗变换器可以更好地应用在高传输效率和高准确性的通信系统中。