基本介紹
- 中文名：換衡器
- 外文名：balanced to unbalanced
- 縮寫：Balun
- 全名：平衡-不平衡轉換器
- 作用：將一單端訊號轉為差動訊號
簡介,類型,經典變壓器類型,自耦變壓器類型,傳輸線變壓器類型,延遲線類型,套用,廣播電視,視頻,
簡介
balun（用於平衡到不平衡）是一種電子設備，它在平衡信號（兩個信號相互作用，地面不相關）和不平衡信號（單個信號對地或偽接地）之間進行轉換。 平衡 - 不平衡轉換器可以採用多種形式，並且可以包括也改變阻抗但不需要這樣做的裝置。 變壓器巴倫也可用於連線不同阻抗的線路。 有時，在變壓器巴倫的情況下，它們使用磁耦合但不需要這樣做。 共模扼流圈也用作平衡 - 不平衡轉換器，通過消除而不是忽略共模信號來工作。
該設備的一種變體是unun，它將信號從一條不平衡線路傳輸到另一條線路。
類型
經典變壓器類型
隔離變壓器
在傳統變壓器中，變壓器鐵芯周圍有兩個電氣線圈繞組。與其他類型的平衡-不平衡變壓器相比，變壓器類型的優勢在於，用於輸入和輸出的電氣分離繞組允許這些平衡 - 不平衡轉換器連線其接地電壓受到接地迴路或電氣不兼容的電路;因此，它們通常被稱為隔離變壓器。
這種類型有時被稱為電壓巴倫。初級繞組接收輸入信號，次級繞組輸出轉換後的信號。它們纏繞的核心可以是空的（空芯），或者等效地，像磁性支撐物那樣的磁性中性材料，或者它可以是在現代高頻（HF）平衡 - 不平衡變換器中像鐵氧體一樣的良好磁導體的材料。或者像電報早期的軟鐵。
初級線圈中的電信號被轉換為變壓器核心中的磁場。當通過初級的電流反轉時，它會使建立的磁場坍塌。然後，塌陷的磁場在次級繞組中感應出電場。
每個繞組中的環路比率和線圈的磁耦合效率決定了電位（電壓）與電流的比率以及輸出的總功率。對於理想變壓器，儘管電壓與電流的比率將與繞組比的平方成正比變化，但功率（以瓦特為單位）保持相同。在實際變壓器中，由於兩個線圈之間的磁耦合不完善，一些能量在變換器的金屬芯的加熱內部丟失，並且在外部損失到周圍環境。
自耦變壓器類型
通常，平衡-不平衡變換器由兩根導線（初級和次級）和環形磁芯組成：主導線中的電流在磁芯中產生磁場。 該場在次級線中感應出電場。 自耦變壓器巴倫僅具有一個線圈，或者由兩個或更多個具有電連線的線圈製成。 線圈通常纏繞在鐵氧體棒或環形環上。 也可以通過對初級和次級繞組進行交叉布線，從普通變壓器製造自耦變壓器。 由自耦變壓器繞組製成的平衡-不平衡轉換器也稱為電壓平衡-不平衡轉換器，因為它們產生平衡的輸出電壓，但不一定是平衡電流。
在所有自耦變壓器中，單繞組必須在繞組的兩端之間至少有一個額外的電氣連線-稱為分接頭或分接頭。通過一對連線傳送到平衡 - 不平衡變換器的電流就好像它是初級線圈一樣，並使整個磁芯磁化。當線圈的輸入段中的電流改變時，感應磁場坍塌並且磁芯中的磁場的塌陷在整個線圈中感應出電流。與輸入連線不同的線圈部分的電連線具有更高或更低的電壓，這取決於從中分出輸出的線圈的長度。
與雙繞組變壓器巴倫相比，電壓與電流的比率與兩條輸入線之間的繞組數的平方除以兩條輸出線之間的繞組數成比例地變化。
與變壓器型平衡-不平衡變壓器不同，自耦變壓器巴倫提供從每個端子到地的直流電流的路徑。由於室外天線易於積聚靜電荷，因此通過自耦變壓器巴倫將靜電放電到地的路徑可以是一個明顯的優勢。
傳輸線變壓器類型
傳輸線或扼流圈可以被認為是傳輸線變壓器的簡單形式。 這種類型有時被稱為電流巴倫，因為它確保其輸出兩側的電流相等，但不一定是相等的電壓。 這些通常被稱為ununs，因為它們從不平衡變為不平衡或非un。 巴倫斯平衡到不平衡或平衡。
當變壓器類型（磁耦合）與傳輸線類型（電磁耦合）結合時，會產生更微妙的類型。儘管這些平衡 - 不平衡變換器可以使用任何類型的導線製造，但最典型地，相同類型的傳輸線導線用於繞組以將信號從無線電傳送到天線。由此產生的設備具有非常寬的操作。傳輸線變壓器通常在環形環或雙孔雙目形狀中使用小鐵氧體磁芯。簡單的10匝同軸電纜盤繞在一個大約相當於餐盤尺寸的直徑上，可以產生一個有效的扼流圈巴倫，頻率從大約10 MHz到30 MHz以上。磁性材料可以是空氣，但它是傳輸線變壓器。
Guanella傳輸線變壓器（Guanella 1944）通常與平衡 - 不平衡轉換器組合起來作為阻抗匹配變壓器。將這種類型的1：4變壓器放在一邊，由一根75Ω傳輸線並聯分成兩根150Ω電纜，然後串聯組合為300Ω。它被實現為巴倫鐵氧體磁芯周圍的特定布線。
延遲線類型
一大類平衡 - 不平衡轉換器使用特定長度的連線傳輸線，沒有明顯的“變壓器”部分。這些通常是為（窄）頻率範圍構建的，其中所涉及的長度是傳輸線介質中預期頻率的四分之一波長的某個倍數。常見的套用是與平衡天線進行同軸連線，並且設計包括涉及同軸環路和各種連線的“短截線”的許多類型。
製作平衡 - 不平衡變換器的一種簡單方法是半波長（λ/ 2）長度的同軸電纜。電纜的內芯在每端連線到饋線或偶極子的平衡連線之一。其中一個端子應連線到同軸饋線的內芯。應該連線所有三個編織物。然後形成一個4：1巴倫，它只能在一個頻率上工作。
另一種窄帶設計是使用λ/ 4長度的金屬管。同軸電纜放在管道內;在一端，編織物連線到管道，而在另一端，沒有連線到管道。該平衡 - 不平衡轉換器的平衡端位於管道末端，沒有連線。 λ/ 4導體用作變壓器，將短路處的零阻抗轉換為編織層，在開路端將無限阻抗轉換為無限阻抗。管道開口端的這種無限阻抗可防止電流流入由內同軸禁止罩和管道外部形成的外同軸電纜，迫使電流保持在內部同軸電纜中。這種平衡 - 不平衡轉換器設計不適合低頻，因為需要很長的管道。製造這種平衡 - 不平衡轉換器的一種簡單方法是用導電塗料塗刷同軸電纜的外部，然後通過從外端絕緣1/4波的斷裂將該塗料連線到編織物。對於兩種形式（管道或塗料），長度取決於外部傳輸線的速度因子。
套用
平衡-不平衡變換器的功能通常是實現系統之間的兼容性，因此，在現代通信中得到廣泛套用，特別是在實現頻率轉換混頻器以使蜂窩電話和數據傳輸網路成為可能時。 它們還用於將E1載波信號從同軸電纜（BNC連線器，1.0 / 2.3連線器，1.6 / 5.6連線器，43型連線器）轉換為UTP CAT-5電纜或IDC連線器。
廣播電視
在電視，業餘無線電和其他天線安裝和連線中，平衡-不平衡轉換器在饋線和天線的阻抗和對稱性之間進行轉換。
例如，將300Ω雙引線或450Ω梯形線（平衡）轉換為75Ω同軸電纜（非平衡），或將平衡天線直接連線到非平衡同軸電纜。為了避免饋線輻射，平衡 - 不平衡轉換器通常用作連線在天線饋電點處的共模扼流圈的形式，以防止同軸電纜充當天線並輻射功率。當平衡天線（例如，偶極子）用同軸電纜饋電時，通常需要這樣做;在沒有平衡 - 不平衡轉換器的情況下，同軸電纜的禁止層可以與偶極子的一側耦合，產生共模電流，並成為天線的一部分並無意中輻射。
在發射天線方面，選擇環形磁芯至關重要。一個經驗法則是：核心越大，功率越大。
在使用同軸電纜測量平衡天線的阻抗或輻射方向圖時，在電纜和天線饋電之間放置平衡 - 不平衡轉換器非常重要。否則可能在電纜上流動的不平衡電流將使測量的天線阻抗對饋電電纜的配置敏感，並且小天線的輻射圖案可能被來自電纜的輻射扭曲。
Baluns存在於雷達，發射機，衛星，每個電話網路中，並且可能存在於家庭中使用的大多數無線網路數據機/路由器中。它可以與跨阻抗放大器結合使用，構成低壓元件的高壓放大器。
視頻
基帶視頻使用高達幾兆赫茲的頻率。 平衡 - 不平衡轉換器可用於將視頻信號耦合到雙絞線電纜，而不是使用同軸電纜。許多安全攝像機都具有平衡的非禁止雙絞線（UTP）輸出和通過內部平衡 - 不平衡變換器的非平衡同軸輸出。 錄像機端還使用平衡 - 不平衡變壓器將100Ω平衡轉換回75Ω不平衡。 這種類型的平衡 - 不平衡轉換器具有帶兩個螺釘端子的BNC連線器。 VGA / DVI平衡 - 不平衡轉換器是帶有電子電路的平衡-不平衡轉換器，用於通過長距離的CAT-5 / CAT-6電纜將VGA / DVI信號源（筆記本電腦，DVD等）連線到VGA / DVI顯示設備。 超過130米（400英尺）的運行可能會因為衰減和每個信號到達時間的變化而損失質量。 偏斜控制和特殊的低偏斜或無偏斜電纜用於超過130米（400英尺）的運行。
