射频百科|巴伦(balun)的基本原理与应用

Posted 2022-12-10 硬件之家

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巴伦的原理

巴伦是平衡不平衡转换器的英文音译，原理是按天线理论，偶极天线属平衡型天线，而同轴电缆属不平衡传输现，若将其直接连接，则同轴电缆的外皮就有高频电流流过（按同轴电缆传输原理，高频电流应在电缆内部流动，外皮是屏蔽层，是没有电流的），这样一来，就会影响天线的辐射（可以想象成电缆的屏蔽层也参与了电波的辐射） 因此，就要在天线和电缆之间加入平衡不平衡转换器，把流入电缆屏蔽层外部的电流扼制掉，也就是说把从振子流过电缆屏蔽层外皮的高频电流截断。

• 一种是高频开路法，在电缆屏蔽层外皮四分之一波长处接一个四分之一波长的套筒（等于效四分之一波长的开路线），因四分之一波长开路线对该频率视为开路，达到截断高频电流的作用，这种办法，工作带宽窄，频率低时四分之一波长套筒就显得很长，适合大功率高频率使用。

• 一种是抵消法，想办法使流入的电流大小相等方向相反而互相抵消，应用较多的用磁环三线绕的平衡不平衡转换器就属这种，这种频带较宽，使用但大功率时受磁环磁饱和的限制，适合低频率小功率使用。

• 一种是抑制法，振子经过一高频扼流圈接电缆屏蔽层外皮，阻止高频电流流向电缆屏蔽层外 皮，此法比较简单，就是把电缆绕十圈左右，绕在磁环上更好，空心也没关系，一般是频率低绕多几圈，频率高小绕几圈。但抑制效果没有前述几种好，因此前面几种多用于专业应用，这种业余应用较多。

巴伦的理解

对于巴伦的理解，要记住的是我们只是截断屏蔽层外皮的高频电流，并不是截断流向屏蔽层的所有高频电流（要这样的话把振子和电缆皮断开就得了），高频电流是在屏蔽层的里面流的。形象一点可以把电缆想象成水管，本来应该是水都在水管里流，如不加巴伦，水不单在水管里流，而且有一部分还流到管子的外皮。

同时也要了解同轴线的传输的基本原理，同轴线同平行线一样是双导体，不过是一个将另一个包覆起来。需要馈送的信号在同轴电缆芯线的外表面和屏蔽层的内表面流动，两个导线的电流以一对平衡的电流形式存在(大小相等方向相反)，属于紧耦合状态；

内导体的中心由于高频电流的趋肤效应，没有电流，所以空心有力于降低成本减轻重量，夹钢有利于提升强度。

（屏蔽层导体外表面所感应或接触到的高频电流，由于高频趋肤效应业是不会流到内表面，外导体同时起到屏蔽的效果，一般同轴线外导体都会接地）。

外导体上没有电流的说法也是不正确的。网络中任意一节点的电流代数和都是零。有进就有出，平衡的。

同轴线内导体和外导体的对地电阻是不一样的，在同轴结构被破坏的时候（紧耦合的状态消失了），内导体有较高的对地电阻，内导体电流只能流向振子；而外导体对地电阻较低，外导体内侧的电流不能完全流向振子，其中的一部分会流到外导体的表面，向地分流或流动中辐射，向DIPOLE的平衡馈电被打破了。这个时候就需要巴伦对电流的平衡作矫正。

主要指标

工作频率，带宽，承载功率，阻抗变换比，共模抑制比。

具备阻抗变换的能力，可以说成是BALUN 的一个副业，而且很胜任。

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