Balun作用和原理
8页1、巴仑(Balun)是英文平衡一不平衡变换器”缩写的音译。它的作用除了平衡一不平衡变换之外,同时还视 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。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线,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。要达到这样的目的有很多种办法: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。 另一种是抵消法,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
2、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。再一种是变压器法,通过高频变压器实现平衡不平衡转换,原理就像推挽输出变压器一样,把双向平 衡电流变换成但向不平衡电流。变压器可采用磁心或空心绕成,适用大功率使用。还有一种是抑制法,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。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,如不加巴仑,水不单在水管里流,而且有一部分还流到管子的外皮。巴仑的作 用就是防止跑、冒、滴、漏,迫使水都在水管里流,难言之隐,一用了之!常见电台输出常为不平衡型,常见垂直天线也为不平衡型,如 R7000 等(垂直极化的偶极天线等是平 衡输入)一般不用巴仑,阻抗匹配主要通过匹配电路来调整,地网和天线振子
3、夹角的变化也能影响输入阻抗。 对于常见的倒V天线用的巴仑来说,它只起到不平衡一平衡变换的作用,它的阻抗比是1:1。特定高度 的谐振在目标频率上的倒V天线的阻抗调整,一般通过改变天线的夹角来实现。省去常见的倒V天线的巴 仑,直接对天线馈电,虽然有时未必会造成驻波比的明显劣化,但是馈线外层网线会有电流,馈线外层网 线也参与辐射,形成一个实质为三条辐射振子的辐射体。这将会导致天线辐射图的改变,改变馈线的长度 就会改变天线的驻波比。由于馈线辐射的存在,接近接电台馈线的电视、电话等,常会有TVI、TEL-I等 RFI 。巴仑可以分为电流型巴仑和电压型巴仑:电流型巴仑有三种形式:一种是绕在磁环上的(但是和电压型巴仑用镍锌铁氧体NXO不同,电流型通常是用锰锌铁氧体MXo, 初始磁导率在 8002000 之间),这是用的最广泛的一种,有些人也称它为 W8JI 电流型巴仑;第二种是在馈线、也就是同轴电缆上套上若干个磁珠(几十个),磁珠的材料和一般EMI磁珠一样, 初始导磁率大概也在2000 左右,只是内径大一些,可以套在同轴电缆外面,其工作原理和抑制(衰减) 电磁干扰的EMI磁珠一样,这种被成为磁珠巴仑
4、(ferrite bead balun )或者W2DU型电流巴仑(w2du style current balun) w2du 发明的;第三种,就是用同轴电缆绕若干圈之后做成的电流型巴仑,这种方式不受材料(磁环)限制,就地取 材,每个人都可以做,而且很容易成功,损耗也比较小,但是覆盖的频率范围比较窄,用于单波段效果最 好(比方在yagi上就很常用、效果也好),如果用于宽波段,最好不要超过一个倍频程,也就是3.5-7Mhz, 或者7-14Mhz,或者14 28Mhz。同轴电缆的电流型巴仑有两种方法:乱绕(堆叠)和整齐排布,后者 效果更好。找一个合适直径的圆筒做骨架,把同轴电缆整齐的绕在上面,固定,即可。电流型巴仑有时称为current balun (这个比较正式),有时称为choke balun或choke,甚至 有人直接叫它filter或filter balun (这里choke是阻塞、阻断的意思,不是陷波器,陷波器通常 是用 trap 这个词),因为电流型巴仑的目的是阻断(滤除)馈线上的共模电流。除了八木,国内大多数场合采用的是电压型巴仑,相比之下,电流型巴仑性能比电压型巴仑好得多,
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