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《巴倫的原理、設計、制作》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、傳輸線平衡器（巴倫）的原理、設計、制作及測試一、平衡器（巴倫）的由來平衡器即BalancingDevice，其主要作用是完成由單端傳輸（如：同軸線、微帶線等）變換為差分傳輸（如：半波振子天線，推挽電路等）之間的變換，又稱為平衡-不平衡變換器即Balance-Unbalance，英文將其合并縮寫成一個新詞Balun，音譯為巴倫。以下文中所提到的平衡器、平衡-不平衡變換器、巴倫，都是指這一類器件。巴倫在無線電中有著廣泛的用途，由于其原理結構多種多樣，并且可以互相組合，使得許多朋友在自制巴倫時有無從下手的感覺，哪種結構適合？如何選擇材料？如何計算制作參
2、數(shù)？如何衡量巴倫的性能？對于我們業(yè)余愛好者，主要就是用在天線的饋電和高頻功放中，完成平衡-不平衡及阻抗變換的作用，工作在短波1.8MHZ~30MHZ，并要求取材和制作容易。結合我對巴倫的認識理解，認為傳輸線結構的巴倫，更適合短波通信，其性能好、取材方便、制作容易，但其理論不易理解，造成很多朋友將其搞成了磁耦合變壓器結構，出現(xiàn)頻帶窄、功率容量小、駐波不平坦的問題，結果當然達不到傳輸線變換器的效果。下面就我個人對傳輸線變換器的粗淺理解，簡單描述一下做巴倫的情況，如需要更深入的了解可以參考有關文獻資料，有不當之處，還請各位前輩指正，謝謝！二、傳輸線平衡
3、器（巴倫）的簡單原理平衡器有很多種，按平衡條件可以分為四大類：扼流式（扼制不平衡電流）、對稱式（對地阻抗平衡）、倒相式（電壓倒相）、磁耦合式（電流共扼）。我這里主要描述一下基于傳輸線變換器的平衡-不平衡變換，同時具備阻抗變換作用的巴倫，兼有扼流式和磁耦合式的特征。傳輸線變換器的結構如上圖，它是在高頻磁環(huán)上纏繞一組或幾組傳輸線，利用不同的連接方法來完成阻抗變換和平衡-不平衡變換作用。能量從變換器的始端到終端是通過傳輸線的分布電容、分布電感以及電磁能量交換的形式來傳送的，這和通常的繞匝變壓器不同，它克服了繞匝變壓器在高頻時由于線圈的分布電容所帶來的不
4、利影響，改善了高頻特性。此外，每對傳輸線的兩導線電流的幅度相等方向相反，因而他們在磁芯中產(chǎn)生的磁通相互抵消，這樣磁芯的損耗很小，即使磁芯截面積很小，也具有較大的功率容量。所以，它具有頻帶寬、體積小、功率容量大等優(yōu)點，傳輸線變換器在低頻端可以等效為傳統(tǒng)的低頻變換器，其低頻響應的惡化是由于傳輸線兩導體之間由于磁化電感引起的并聯(lián)電納，它決定了變換器的最低工作頻率。在高頻端它是具有一定特征阻抗的傳輸線，為避免產(chǎn)生任何諧振現(xiàn)象，特別是對于復數(shù)負載，它會引起實質上的幅度波動增加，傳輸線的長度不超過上限頻率波長的八分之一，過短低頻特性會變差。為了選擇用于RF變
5、換的磁芯，需要知道磁芯的飽和磁通和它的非線性特性，按最低工作頻率的最大功率計算最大磁通密度。既然是用傳輸線變換器做平衡-不平衡變換，那么在平衡端含有的不平衡分量的多少，就是平衡-不平衡變換的重要指標，可以用類似電路中的共模信號和差模信號來描述不平衡信號和平衡信號，那就可以用共模抑制比來描述這個指標了，我覺得也可以稱做不平衡抑制。它即受阻抗變換比例的影響，也受共模電感量的影響。三、傳輸線平衡器（巴倫）計算軟件的使用基于前述原理，可以給出若干相關的計算公式，但計算是一個試算-調整參數(shù)-再算-再調整，反反復復多次尋找最適合結果的過程，同時對磁芯的各項參
6、數(shù)都要熟悉，因此，我結合自己對傳輸線變換器的理解和巴倫的特點以及對磁芯的了解，試寫了一個用于計算傳輸線巴倫的小軟件，希望能解決手工計算的麻煩。軟件運行后出現(xiàn)如圖窗口，請輸入所設計的傳輸線巴倫的最高工作頻率、最低工作頻率、最大功率并選擇一款磁環(huán)和試繞匝數(shù)，磁環(huán)編號中前兩位數(shù)字是磁環(huán)的外徑后兩位代表不同性能的磁材，第一次計算可以隨便選擇一個，試繞匝數(shù)也可以隨便寫個整數(shù)，如10，然后點擊“計算”按鈕，右下角會根據(jù)計算的結果給出需要調整的參數(shù)，調整后繼續(xù)計算，直到獲得滿意的結果，如果始終不能獲得有意義的結果，則可能是頻率覆蓋范圍太寬，或功率太大，適當降低
7、一些在試試。經(jīng)過反復計算得到的結果是一個傳輸線變換基本單元的數(shù)據(jù)（磁環(huán)編號，穿繞匝數(shù)），然后根據(jù)所需巴倫的阻抗變換比（電壓比的平方=阻抗比），選擇適當接線結構，軟件中給出了部分常用的電壓比的結構圖供參考，右上方的按鈕上的是電壓比，圖中寫出了相應的阻抗比。另外請注意，本軟件在計算最大磁通時是按最差情況估算的，實際承受的功率要高的多，共模抑制是按不小于20db計算的，即不平衡功率<1%，這兩項約束條件體現(xiàn)在共模阻抗和最大磁通，可以根據(jù)自己的需要選擇，而不必理會給出的建議，但若不知道如何選擇，還是按建議調整計算為好。插損、駐波和帶寬與穿繞匝數(shù)和線徑有一
8、定影響，需要在實際試制中加以考慮。還有就是只能以我提供的磁環(huán)進行計算，其他磁環(huán)沒有詳盡的特性參數(shù)，無法給與計算。四、傳輸線平衡器（巴倫）
