变压器式巴伦的研究

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1、通信设备汤唯等:变压器式巴伦的研究变压器式巴伦的研究汤唯,杨玉梅,张玉兴(电子科技大学电子工程学院四川成都610054)摘要:巴伦用于将不平衡信号转为平衡信号,在微波技术和天线领域得到了广泛的应用。其中变压器式巴伦工作频段宽且适合大功率使用。对变压器式巴伦进行了研究,并通过等效变换对其工作原理进行了详细的理论分析,最后讨论了实际制作和测量的方法。关键词:巴伦;变压器式巴伦;等效变换;平衡转换中图分类号:TN925文献标识码:A文章编号:10042373X(2008)152060202StudyofTransformerBalunTANGWei,YANGYumei,ZHANGYu

2、xing(ElectronicEngineeringCollege,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu,610054,China)Abstract:Inthefieldofthemicrowaveandantennasystem,Balunisusedtolinkasymmetrical(balanced)circuittoasym2metrical(unbalanced)circuit.ThetransformerBalunwiththecharacteristicsofwidebandarest

3、udied,whichareanalyzedbyusingtheequivalenttransformtheory.Finally,howtodesignandmeasurethetransformerBalunisstudiedinthispaper.Keywords:Balun;transformerBalun;equivalenttransform;balancetransform部分共模信号,导致输出端不是纯粹的奇模,从而不是1引言完全平衡的。因此我们需要加入平衡电感,使次级线圈巴伦是平衡2不平衡变换器(BalancedtoUnbal2中心抽头接地。同时如果不要求阻断输

4、出端偶模向输anced)的音译,用于将功率相等相位相反的平衡信号转入端的泄漏,平衡电感可以和原来的传输线绕在同一磁[5]换为单端不平衡信号,送至不平衡负载;反之,亦可将不环上。这就是常见的三线并绕法,如图2所示。平衡信号转换为平衡信号。此外,它还能提供阻抗变换[1]功能,所以又叫做平衡馈电器。正是由于这些特点,使得巴伦在微波技术与天线领域得到了广泛的应用。常见的巴伦有高频开路式、抵消式和变压器式。其中高频开路式巴伦工作带宽窄;抵消式巴伦频带较宽,但使用大功率时受磁环磁饱和限制;而变压器式巴伦主图1平衡变换器结构要是通过高频变压器实现平衡2不平衡转换,原理就像为了方便分析,我们对

5、其进行等效变换,如推挽输出变压器一样,把单向不平衡电流变换成双向平图2(b),按静态的电路等效来分析,如果某一瞬间a端[224]衡电流(或相反),工作频段宽,且适用大功率使用。电压是+V,中间抽头b端即a′端则输出+1/2V的电本文主要讨论的就是变压器式巴伦,并通过等效变换分压,而另一个输出端c′对地相当于-1/2V的电压,这析其工作原理。两端对地的电压永远极性相反,但幅度相等,所以是平2理论分析衡的;而相应的输入端因c端接地,电压被强制为0,所以叫单端输入或不平衡输入。又由于输入端和输出端成品的变压器式巴伦有用粗导线在磁环上制成的,电压的总幅度是相等的,因此电压变比和阻抗变比

6、都是也有用直径较大的磁棒线圈或空心线圈做成的。最简1∶1。所以图2(a)又叫做1∶1巴伦。单的平衡变换器如图1所示。对于某些本身阻抗不是50Ω的天线,我们需要采实际中这种变换器会由输入端向输出端馈送的一用适当变比的转换器,同时完成阻抗匹配和平衡变换的功能。比较常见的有1∶4巴伦,如图3所示。收稿日期:200820122960《现代电子技术》2008年第15期总第278期通信与信息技术(4)绕的时候注意避免划伤绝缘外皮而导致短路;(5)绕的圈数需要反复调整,因为圈数越多,变压器磁环的磁通密度越小,磁环的热损耗就越小,同时不会饱和,但是线圈间的寄生电容会增大,这会使高频特性变差,圈

7、数少则相反,所以需要掌握平衡。3.2测量变压器式巴伦制作完成后,需要通过测量其一系列指标,才能投入使用。巴伦比较重要的指标有:图21∶1巴伦(1)插入损耗在网络分析仪出现之前,是通过把两个巴伦变压器直接连接,来一起测量插入损耗的。单个变压器的插入损耗就是把测量结果除以二。可以将巴伦变压器用三端口网络描述,就像一个双向180°的分相器,如图4所示。图31∶4巴伦通过对1∶1巴伦的分析,我们同样可以对1∶4巴伦进行静态等效分析。设某一瞬间输入端a的电压为+V,同时a作为输出端的电压也是+V,由于