1 引言
信息时代，社会所需求的信息量不断增大，随之而来的是对大量信息进行快速传输的要求也越来越高。因此，采用平衡——不平衡电路来转换传输模式。这种转换器可以使用铁氧体磁心的变压器，但它不能适应电子元器件小型化、集成化和高频工作的要求。为满足这些要求，近几年来，已成功开发出了多种平面电感器和变压器，包括由带状导线绕组和非晶磁性材料为磁心组成的薄型变压器。本文研究的是工作在MHz和GHz频率范围的共平面薄膜变压器。这种变压器是将绕组与磁心以微制造技术在柔性聚酰亚胺树脂薄膜上制作而成的。在10MHz到1300MHz的频率范围内测试其性能，表明它具有良好的高频传输特性。
2 模拟设计与试验
图1是共平面薄膜变压器的示意图，图中的N表示绕组匝数。如图所示，这种共平面变压器是在柔性的聚酰亚胺树脂薄膜上用光刻技术制作的，其绕组由两条铜箔构成。表1列出了带状铜箔的宽度、厚度以及两条铜箔间的距离。
共平面薄膜变压器的重要结构特性是其柔性，因此，它们可以应用于更多要求的电子设备中，例如用作高频电缆连接器。薄膜变压器用于低频范围时，可以用电感、电容和电阻等集中参数组成的电路表述其特性，而在高频范围工作时，则必须把平面薄膜变压器视为分布参数电路。
柔性共平面薄膜变压器的检测模型请见图2。图中符号分别表示：E—信号源、Rs—输出阻抗、Re—负载阻抗、Wu和Wb是平衡和不平衡传输模式的特性阻抗，ru和rb 是平衡和不平衡传输模式的传输系数，l—传输线长度。
共平面薄膜变压器的传输系数t的计算见下式(1)。式(1)运用了分布参数电路理论。特性阻抗和传输系数是利用共平面薄膜变压器带状导线之间（即初级绕组与次级绕组之间）的自感、电容、带状线的电阻以及带状线之间的互感、电容计算得出的。
      (1)
式中，R是电路中输出阻抗和负载阻抗的等效值；

图3所示为共平面薄膜变压器在10MHz到1300MHz频率范围内的传输特性。图中的圆圈曲线代表用网络分析测试所得出的试验传输特性。从图3中可以看到，试验所测得的传输特性在400MHz和800MHz附近各有一个平缓的峰值，与计算值吻合。在峰值频率范围可以得到90%以上的传输效率。而且，在300MHz和900MHz时的传输效率也超过6db（即50%）。共平面薄膜变压器的传输特性是利用分布参数电路的理论计算的。图3中的细线表示采用表1所列的共平面薄膜变压器的各项参数计算得出的传输效率。在900MHz以下频率范围，试验测量所得的数值与计算得出的数值一致。超过900MHz频率，由于其它传输模式成分上升，致使带状铜箔电阻增大而导致损耗增大，因此计算值逐渐减小。以上已经谈到，在1GHz以下频率范围，共平面薄膜变压器的传输特性需要用分布参数电路理论模式计算。
当带状铜箔的长度（即绕组导体的总长度）在5mm到25mm之间变化时，共平面薄膜变压器的传输效率与频率的关系见图4所示，图4之变压器的匝数为11匝，除铜箔的长度是变化的外，其它参数均为常数。由图4可见，在低频范围，共平面薄膜变压器的传输效率随着频率的增高而增大，并有两个平缓的峰值。该传输特性曲线中的两个峰值随着带状铜箔长度的增加而逐步移位到低频段的方向；在高频范围，传输效率明显地逐步下降。传输特性中的两个峰值移位到低频一侧的原因是由于铜箔长度增加后的自感值和电容量增大引起的。在高频范围，传输效率的急剧降低是由于共平面薄膜变压器的带状铜箔的增长而相应地增加了电阻值所引起的。
当带状铜箔的长度从50mm到250mm之间变化时，共平面薄膜变压器的传输效率的频率特性如图5所示（除了带状铜箔的长度是变化的，其它参数均为常数），其两个峰值移位到高频一侧，同时，两个峰值间的距离随绕组线（即带状铜箔）的宽度增加而有所加大，其原因是由于带状铜箔宽度的增加而引起了带状铜箔自感量的显著减小，但没有使带状铜箔的电容量增大。由此可见，借助增加带状筒箔的宽度，可以改善传输效率，其原因是铜箔宽度的增加将使其电阻值下降。
在10MHz到1300MHz的频率范围内，由镍锌铁氧体材料叠积而成的共平面薄膜变压器的传输特性见图6所示。与图3比较，图6可以说明，在低频范围内，增加共平面薄膜变压器的互感值将导致传输效率的提高；但在高频段中的传输效率则随着频率的升高而降低了，这是因为铁氧体材料的损耗增大而引起的。
3 结论
在柔性聚酰亚胺树脂薄膜上用光刻等微制造技术制作的折线型共平面变压器，在10MHz到1300MHz的频率范围内对其传输特性进行实验测试，在400MHz到800MHz范围内，所得到的传输效率超过了90%；在300MHz到900MHz之间超过了6db（50%）这种折线型共平面薄膜变压器的传输特性是利用分布参数电路的理论模拟设计的，在1GHz以下频率测量得到的传输特性可以通过计算加以验证。