巴伦电路及巴伦器件

巴伦电路及巴伦器件

巴伦（ Balance-unbalance，BALUN）是英文“平衡－不平衡变换器”缩写的音译。它的作用除了平衡－不平衡变换之外，同时还视乎巴仑的形式、结构，可以进行1:1、4:1、6:1、9:1、25:1等比值的阻抗转换。

巴伦作用

平衡传非平衡作用：按天线理论，偶极天线属平衡型天线（双极天线，偶极子，双锥，八木），而天线的馈电线一般都是同轴电缆，属不平衡传输线，若将其直接连接，则同轴电缆的外皮就有高频电流流过（克劳斯的书上称为Iz），外皮有高频电流流过势必有辐射分量，甚至影响天线的极化方向（水平偶极子天线，竖直的RF线外层有电流，会影响水平极化的纯度）。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Iz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。

阻抗变换作用：巴伦的实质是传输线变压器，根据天线的输入阻抗，设计绕法，可实现n^2：m2的阻抗变换。常见有1：4，1：9等。

而差分天线馈线的主要任务就是高效率的传输功率，同时要保证对称阵子的平衡馈电。而在超短波频段，如果采用平行双导线做其馈电，虽然能保证这 种平衡性，但由于其开放式的结构，将会产生强烈的反射，为防止电磁能量的漏失和不易受气候和环境等因素的影响，馈线通常采用屏蔽式同轴电缆，但如果直接与天线端相连，将会破坏天线本身的对称性。这种不平衡现象不仅改变了天线的输入阻抗匹配，而且使天线方向图发生畸变。

巴伦原理

1、巴伦的原理
巴伦是一种三端口器件，由一个不平衡端口和两个平衡端口组成。两个平衡端口的信号有相同的幅值，但是有180°的相移。Machand于1944年首次提出了基于TEM模的同轴传输线巴伦结构。许多电路需要平衡的输入和输出，从而用来减少电路的噪声和高次谐波，改善电路的动态范围。

2、巴伦的特性分析
巴伦主要有两大特性：一是频率宽带特性，这也是巴伦受到青睐的主要原因之一；其次是具有阻抗匹配的功能。因而巴伦得到了在射频电路当中的广泛应用，也成为一项射频电路设计的关键技术。

注意事项

• 对于发射：
  Insertion loss；
  Return loss on antenna；
• 对于接收：
  Insertion loss；
  Return loss on antenna；
  Amplitude imbalance；
  Phase imbalance；

巴伦的指标规定：

如下为ST的一款巴伦滤波器，在电路中的实际应用；

Reference

以下为ST相关资料。
1、https://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/f2/1c/9d/05/37/15/4d/c6/DM00088302.pdf/files/DM00088302.pdf/jcr:content/translations/en.DM00088302.pdf

2、https://www.st.com/resource/en/datasheet/balf-spi2-01d3.pdf

2019-08-18_{IG永不加班，EDG走远了}