天线的巴伦结构
巴伦的制作
巴伦巴伦是平衡不平衡转换器的英文音译,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现,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,如不加巴伦,水不单在水管里流,而且有一部分还流到管子的外皮。
巴伦的作用就是防止跑、冒、滴、漏,迫使水都在水管里流,难言之隐,一用了之!1:4巴伦制作空心巴伦比较容易做,40mm直径的PVC管上面双线并绕8圈接线图:其他图纸:磁环做的巴伦,这个图是1:1的,4:1用双线并绕,按上面的图接线即可。
漫谈长城天线的巴伦(修订版)
漫谈长城天线的巴伦我翻译的系列长城天线的文章——阿摩司天线系列发布之后,很多网友给我发短消息,询问巴伦的问题。
常常看到很多关于巴伦的文章,大都是各处抄来的,特别是很多例子和图纸都是从短波火腿论坛照搬来的,有的是从电视论坛转抄来的,东拼西凑,逻辑性不强,前言不搭后语的情况时有发生,让人看着如坠雾中,理解起来十分困难。
最主要的是,网友的这些实践,大都是集中在短波或者超短波领域,比如电视天线用磁芯做巴伦,在2.4G的WIFI频段并不适用,当然也就不适用于长城天线。
所以,这段时间,恶补了一下关于巴伦的知识,特别是翻阅了大量的高校教科书,大有收获。
不敢独享,下面仅就长城天线的巴伦向坛友汇报自己的学习体会。
业余无线电通信中常用到的巴伦,主要指的是同轴电缆向天线馈电时所需要的不平衡到平衡的变换器,英文是Balance—Unbalance组合,缩写为一个新词:Balun,音译为巴伦。
我们知道,我们平常应用的很多天线,半波振子天线、折合振子天线、环行天线等都是平衡馈电的,它们都有两个馈电点,这两个馈电点的信号电压(或电流)的相位是互为反相的。
而主馈电缆常常都是用同轴电缆,同轴电缆属于不平衡(不对称)馈线,其内导体是馈电点,而外导体是地线点,不参与馈电。
用不平衡的同轴电缆给平衡的对称天线馈电,就会出现不平衡现象。
见下图:内导体电流I1 全部流向振子臂1;外导体内壁电流一部分流向振子臂2成为I2,另一部分外导体内壁电流流向外壁成为I3 。
可见振子两臂上的电流方向相同,但幅度不等,且I1>I2 。
外壁电流I3 的存在,破坏了对称天线电路分布的平衡性,同时,I3产生的附加辐射又使天线方向图发生畸变,损耗增加,效率下降。
因此,必须采取措施抑制同轴电缆外导体外侧的电流,使I3≈0 。
巴伦就承担了把不对称传输转化为对称传输的任务。
上图就是长城天线常用的巴伦——U形管变换器。
同轴电缆内导体在a点直接和天线振子的左臂相连,然后由a点经过弯折成U型的、长度为λg/2的一段同轴电缆(λg是同轴电缆内的波长),在b点与天线振子的右臂连接。
传输线巴伦的原理设计、制作及测试
传输线平衡器(巴伦)的原理、设计、制作及测试一、平衡器(巴伦)的由来平衡器即Balancing Device,其主要作用是完成由单端传输(如:同轴线、微带线等)变换为差分传输(如:半波振子天线,推挽电路等)之间的变换,又称为平衡-不平衡变换器即Balance-Unbalance,英文将其合并缩写成一个新词Balun,音译为巴伦。
以下文中所提到的平衡器、平衡-不平衡变换器、巴伦,都是指这一类器件。
巴伦在无线电中有着广泛的用途,由于其原理结构多种多样,并且可以互相组合,使得许多朋友在自制巴伦时有无从下手的感觉,哪种结构适合?如何选择材料?如何计算制作参数?如何衡量巴伦的性能?对于我们业余爱好者,主要就是用在天线的馈电和高频功放中,完成平衡-不平衡及阻抗变换的作用,工作在短波1.8MHZ~30MHZ,并要求取材和制作容易。
结合我对巴伦的认识理解,认为传输线结构的巴伦,更适合短波通信,其性能好、取材方便、制作容易,但其理论不易理解,造成很多朋友将其搞成了磁耦合变压器结构,出现频带窄、功率容量小、驻波不平坦的问题,结果当然达不到传输线变换器的效果。
下面就我个人对传输线变换器的粗浅理解,简单描述一下做巴伦的情况,如需要更深入的了解可以参考有关文献资料,有不当之处,还请各位前辈指正,谢谢!二、传输线平衡器(巴伦)的简单原理平衡器有很多种,按平衡条件可以分为四大类:扼流式(扼制不平衡电流)、对称式(对地阻抗平衡)、倒相式(电压倒相)、磁耦合式(电流共扼)。
我这里主要描述一下基于传输线变换器的平衡-不平衡变换,同时具备阻抗变换作用的巴伦,兼有扼流式和磁耦合式的特征。
传输线变换器的结构如上图,它是在高频磁环上缠绕一组或几组传输线,利用不同的连接方法来完成阻抗变换和平衡-不平衡变换作用。
能量从变换器的始端到终端是通过传输线的分布电容、分布电感以及电磁能量交换的形式来传送的,这和通常的绕匝变压器不同,它克服了绕匝变压器在高频时由于线圈的分布电容所带来的不利影响,改善了高频特性。
巴伦
巴伦是平衡不平衡转换器的英文音译,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现,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,如不加巴伦,水不单在水管里流,而且有一部分还流到管子的外皮。
巴伦的作用就是防止跑、冒、滴、漏,迫使水都在水管里流,难言之隐,一用了之!倒V天线的制作,一是要求架设得尽量高,二是架设的地方要尽量开阔,三是尽量远离干扰源架设。
平面等角螺旋天线及巴伦的设计
平面等角螺旋天线及巴伦的设计随着无线通信技术的飞速发展,天线作为无线通信系统的重要组成部分,其性能和设计受到了广泛。
其中,平面等角螺旋天线(Planar Inverted-F Antenna,简称PIFA)以及巴伦(Balun)是两种常用的天线和平衡转换器设计。
本文将介绍这两种天线的特点、设计原理和参数,旨在帮助读者深入了解其优势和应用场景。
平面等角螺旋天线是一种常见的宽带天线,具有体积小、易共形、易集成等优点。
它由一个平面的辐射元和一个螺旋状的地面构成,通过调整辐射元和地面的尺寸以及螺旋的匝数,可以实现在宽频带内的良好辐射性能。
平面等角螺旋天线的辐射原理主要依赖于螺旋的电流分布。
当高频电流在螺旋上流动时,会产生一个向外扩散的磁场,从而形成辐射。
由于螺旋的等角特性,电流在整个螺旋上均匀分布,使得天线在宽频带内具有稳定的辐射方向图和阻抗特性。
平面等角螺旋天线的特点在于其宽频带性能和易共形性。
通过改变螺旋的匝数和辐射元的尺寸,可以覆盖较宽的频率范围,同时保持稳定的阻抗特性和辐射方向图。
在设计时,需要考虑的主要参数包括辐射元的尺寸、螺旋的匝数、介质基板的厚度和相对介电常数等。
巴伦是一种用于将不平衡的信号转换为平衡的信号,或反之亦然的平衡转换器。
在天线设计中,巴伦被广泛应用于将天线的不平衡信号转换为平衡信号,以实现更好的辐射性能。
下面以常见的威尔金森巴伦为例,介绍其设计原理和特点。
威尔金森巴伦是一种经典的巴伦设计,它利用两个对称的线绕线圈来实现不平衡到平衡的转换。
在线绕线圈的中心连接不平衡信号源,在线绕线圈的两侧连接平衡信号端口。
通过调整线圈的匝数和半径,以及源阻抗和负载阻抗的匹配,可以实现信号的高效传输。
威尔金森巴伦的特点在于其宽带性能和高效传输。
通过调整线圈的匝数和半径,可以覆盖较宽的频率范围,同时保持高效传输。
在设计时,需要考虑的主要参数包括线圈的匝数和半径、源阻抗和负载阻抗的匹配等。
平面等角螺旋天线和巴伦是两种常用的天线和平衡转换器设计,具有广泛的应用场景。
巴伦
关于巴仑(Balun)2009-05-29 08:59巴仑(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。
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。
传输线巴伦的原理设计、制作及测试8页
根据以上计算结果,制作的传输线巴伦,基本可以达到预期的效果,但在实际制作中由于选材和制作工艺的差异,会有些出入,请大家依据自己的实际情况适当增减圈数就应该可以达到要求,一般磁环不用试来试去的,这里推荐大家主要选择以下三种常用规格,基本可以满足大部分做天线巴伦的需要。
NH2246:200W以下,频带偏高些(6MHz~30MHz),外形22X11X5
传输线平衡器(巴伦)的原理、设计、制作及测试
一、平衡器(巴伦)的由来
平衡器即Balancing Device,其主要作用是完成由单端传输(如:同轴线、微带线等)变换为差分传输(如:半波振子天线,推挽电路等)之间的变换,又称为平衡-不平衡变换器即Balance-Unbalance,英文将其合并缩写成一个新词Balun,音译为巴伦。以下文中所提到的平衡器、平衡-不平衡变换器、巴伦,都是指这一类器件。
三、传输线平衡器(巴伦)计算软件的使用
基于前述原理,可以给出若干相关的计算公式,但计算是一个试算-调整参数-再算-再调整,反反复复多次寻找最适合结果的过程,同时对磁芯的各项参数都要熟悉,因此,我结合自己对传输线变换器的理解和巴伦的特点以及对磁芯的了解,试写了一个用于计算传输线巴伦的小软件,希望能解决手工计算的麻烦。
传输线巴伦的原理设计制作及测试
传输线平衡器(巴伦)的原理、设计、制作及测试一、平衡器(巴伦)的由来平衡器即Balancing Device,其主要作用是完成由单端传输(如:同轴线、微带线等)变换为差分传输(如:半波振子天线,推挽电路等)之间的变换,又称为平衡-不平衡变换器即Balance-Unbalance,英文将其合并缩写成一个新词Balun,音译为巴伦。
以下文中所提到的平衡器、平衡-不平衡变换器、巴伦,都是指这一类器件。
巴伦在无线电中有着广泛的用途,由于其原理结构多种多样,并且可以互相组合,使得许多朋友在自制巴伦时有无从下手的感觉,哪种结构适合?如何选择材料?如何计算制作参数?如何衡量巴伦的性能?对于我们业余爱好者,主要就是用在天线的馈电和高频功放中,完成平衡-不平衡及阻抗变换的作用,工作在短波1.8MHZ~30MHZ,并要求取材和制作容易。
结合我对巴伦的认识理解,认为传输线结构的巴伦,更适合短波通信,其性能好、取材方便、制作容易,但其理论不易理解,造成很多朋友将其搞成了磁耦合变压器结构,出现频带窄、功率容量小、驻波不平坦的问题,结果当然达不到传输线变换器的效果。
下面就我个人对传输线变换器的粗浅理解,简单描述一下做巴伦的情况,如需要更深入的了解可以参考有关文献资料,有不当之处,还请各位前辈指正,谢谢!二、传输线平衡器(巴伦)的简单原理平衡器有很多种,按平衡条件可以分为四大类:扼流式(扼制不平衡电流)、对称式(对地阻抗平衡)、倒相式(电压倒相)、磁耦合式(电流共扼)。
我这里主要描述一下基于传输线变换器的平衡-不平衡变换,同时具备阻抗变换作用的巴伦,兼有扼流式和磁耦合式的特征。
传输线变换器的结构如上图,它是在高频磁环上缠绕一组或几组传输线,利用不同的连接方法来完成阻抗变换和平衡-不平衡变换作用。
能量从变换器的始端到终端是通过传输线的分布电容、分布电感以及电磁能量交换的形式来传送的,这和通常的绕匝变压器不同,它克服了绕匝变压器在高频时由于线圈的分布电容所带来的不利影响,改善了高频特性。
巴伦是什么
巴伦是平衡不平衡转换器的英文音译,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现,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,如不加巴伦,水不单在水管里流,而且有一部分还流到管子的外皮。
巴伦的作用就是防止跑、冒、滴、漏,迫使水都在水管里流,难言之隐,一用了之!倒V天线的制作,一是要求架设得尽量高,二是架设的地方要尽量开阔,三是尽量远离干扰源架设。
同轴巴伦原理(一)
同轴巴伦原理(一)同轴巴伦什么是同轴巴伦•同轴巴伦是一种用于传输电信号的设备,常用于电视信号传输、无线电传输等领域。
原理概述同轴巴伦的原理主要涉及以下几个方面:1.同轴结构:同轴巴伦由内外两个导体组成,形成同轴结构。
内导体通常是一根中心导线,外导体是一个金属屏蔽层。
两者之间通过绝缘层分隔。
2.巴伦:巴伦是由一根绝缘材料环绕的导体,通常作为同轴巴伦中的中性线。
3.信号传输:信号通过中心导线传输,同时,外导体起到屏蔽作用,减少干扰。
中心导线和外导体之间的巴伦起到平衡信号的作用,提高传输质量。
4.阻抗匹配:同轴巴伦的内外导体和巴伦之间的阻抗必须匹配,以确保信号的传输效果。
同轴巴伦的优势同轴巴伦相比其他传输方式具有以下优势:•抗干扰能力强:同轴结构能够有效屏蔽外界干扰信号,提高传输质量。
•传输距离较远:同轴巴伦的信号损耗较小,可以传输较长距离的信号。
•适用范围广:同轴巴伦可以传输多种类型的信号,包括模拟信号和数字信号。
同轴巴伦的应用领域同轴巴伦在以下领域有广泛应用:•电视信号传输:同轴巴伦可用于传输电视信号,确保信号质量和稳定性。
•有线电视网络:同轴巴伦在有线电视网络中用于传输视频信号,提供高清画质和稳定的信号。
•无线电传输:同轴巴伦也可用于无线电传输,如广播、卫星通信等。
同轴巴伦的发展趋势•数字化:随着数字技术的发展,同轴巴伦正向数字化发展,以满足高清视频、高速数据传输等需求。
•高频传输:同轴巴伦在高频传输方面也有较大的发展空间,可以应用于射频通信等领域。
•双向传输:未来,同轴巴伦还有望实现双向传输功能,进一步提高传输效率。
以上是对同轴巴伦的简要介绍和解释,希望能帮助读者更好地理解该技术及其应用前景。
同轴巴伦的原理详解同轴巴伦的原理可以从以下几个方面展开详细解释:1. 同轴结构同轴巴伦由内外两个导体组成,形成同轴结构。
内导体通常是一根中心导线,外导体是一个金属屏蔽层。
两者之间通过绝缘层分隔。
同轴结构的设计有助于降低信号传输过程中的损耗以及对外界干扰信号的敏感性。
最新传输线巴伦的原理设计、制作及测试
传输线平衡器(巴伦)的原理、设计、制作及测试一、平衡器(巴伦)的由来平衡器即Balancing Device,其主要作用是完成由单端传输(如:同轴线、微带线等)变换为差分传输(如:半波振子天线,推挽电路等)之间的变换,又称为平衡-不平衡变换器即Balance-Unbalance,英文将其合并缩写成一个新词Balun,音译为巴伦。
以下文中所提到的平衡器、平衡-不平衡变换器、巴伦,都是指这一类器件。
巴伦在无线电中有着广泛的用途,由于其原理结构多种多样,并且可以互相组合,使得许多朋友在自制巴伦时有无从下手的感觉,哪种结构适合?如何选择材料?如何计算制作参数?如何衡量巴伦的性能?对于我们业余爱好者,主要就是用在天线的馈电和高频功放中,完成平衡-不平衡及阻抗变换的作用,工作在短波1.8MHZ~30MHZ,并要求取材和制作容易。
结合我对巴伦的认识理解,认为传输线结构的巴伦,更适合短波通信,其性能好、取材方便、制作容易,但其理论不易理解,造成很多朋友将其搞成了磁耦合变压器结构,出现频带窄、功率容量小、驻波不平坦的问题,结果当然达不到传输线变换器的效果。
下面就我个人对传输线变换器的粗浅理解,简单描述一下做巴伦的情况,如需要更深入的了解可以参考有关文献资料,有不当之处,还请各位前辈指正,谢谢!二、传输线平衡器(巴伦)的简单原理平衡器有很多种,按平衡条件可以分为四大类:扼流式(扼制不平衡电流)、对称式(对地阻抗平衡)、倒相式(电压倒相)、磁耦合式(电流共扼)。
我这里主要描述一下基于传输线变换器的平衡-不平衡变换,同时具备阻抗变换作用的巴伦,兼有扼流式和磁耦合式的特征。
传输线变换器的结构如上图,它是在高频磁环上缠绕一组或几组传输线,利用不同的连接方法来完成阻抗变换和平衡-不平衡变换作用。
能量从变换器的始端到终端是通过传输线的分布电容、分布电感以及电磁能量交换的形式来传送的,这和通常的绕匝变压器不同,它克服了绕匝变压器在高频时由于线圈的分布电容所带来的不利影响,改善了高频特性。
天线的巴伦结构
巴伦是平衡不平衡转换器的英文音译,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现,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xc`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,如不加巴伦,水不单在水管里流,而且有一部分还流到管子的外皮。
巴伦的作用就是防止跑、冒、滴、漏,迫使水都在水管里流,难言之隐,一用了之!倒V天线的制作,一是要求架设得尽量高,二是架设的地方要尽量开阔,三是尽量远离干扰源架设。
巴伦配长线参数
1:9巴伦配长线的参数
长线天线有时为各位唯一的选择,不管用多大长度,最好接个巴伦,巴伦后面再接个自动天调,然后再到电台,这样,不管什么频段,随时可用。
如果选了合适的长度,并且环境适合,不用天调也可以,详见下面。
图一第一列:长线天线的长度(米),第二列用英尺表示的长度(1 feet=0.3048米),其它为各波段时驻波比。
可见,第一选择为红色行:37.8米。
第二选择为蓝色行16米。
图二图三为9:1的商品巴伦。
长线天线的驻波比与线长有关。
swr(驻波比)随着地形、线的方向、地面条件、地网而变化。
为了得到最好的效果,使用图一列表里适合你安装条件的最长的线。
如果长线呈倒L形,会改变长线天线的馈点阻抗和调谐,限制了可用波段(某些波段驻波比高)。
红色行是用于短波段最合适的长度。
试着用三种方式安装长线天线。
第一种是巴伦的一端接长线天线,另一端接地。
第二种是巴伦另一端接4.6~9.2米长的一根地网,第三种方式是不接巴伦,这种方式使同轴馈线的外皮成为地网,这时最好有9米长以上的馈线。
图一
图二、图三。
巴伦制作方法
巴伦制作方法磁环做的巴伦,这个图是1:1的,4:1用双线并绕,按上面的图接线即可。
磁环要用NXO-100或者小于100的,这样不容易出现饱和。
低导磁率的磁环电阻极大,可以简单用万用表分辨。
巴伦(BALUN)就是平衡不平衡转换器。
2、我们制作的天线,经常采用对称振子,是平衡的,而收发机的天线端口大多为不平衡式的,连接电缆也广泛地使用不平衡式,抗干扰很好的同轴电缆。
3、再就是不同的绕法可以提供不同的阻抗比,这就可以使那些不能和发射机取得匹配的天线更好地工作。
4、所以,我们业余无线电爱好者经常要用到巴伦。
5、下图(图1)为最常用的一种BALUN的的绕法。
6、磁环可以买导磁率100左右的。
磁芯的截面要足够大,避免出现大功率饱和,工作频率也要够。
7. 绕制磁环的线要选的和功率相配,不要太细,绝缘也要能承受高的电压。
8. 图一中绕在磁环上的是3条绝缘的拧在一起的铜线,其中:1和11,2和22,3和33各为一组的头尾。
9. 绕的时候要先在磁环上缠些绝缘胶带之类的,不要划伤线皮,线要绕的紧一些,如下图10. 图一是三线并绕6-7圈,阻抗比为1:1。
11. 图1中的接线:1号线接同轴线的芯,3号线接同轴线的皮(地),11号线和33号线接平衡的两振子。
12. 下图是4:1阻抗的绕法,用双线绞合,1和11,2和22各为一组。
1和22接平衡振子,选1或22的任意一条接同轴芯,2和11相连做地接同轴线的网。
1:1和1:4分别用在什么场合??1:1用于倒V天线其阻抗在50-75欧姆1:4用于水平偶级天线DP其阻抗在100-200欧姆使用的线材最好不是漆包,用PVC绝缘的。
制作巴伦的磁环应该怎么选?磁环应该选择高频的,导磁率(不要很高的)100比较合适!现在高频磁环比较难找。
过去大家都到北京协会总部去买,大约5元一只,不知现在还有没有。
也有的火腿使用一般磁环绕制,只要芯线绞的比较紧密也能用,但频率高、功率大时会发热。
MTV推荐的空心巴仑也是很好的解决办法-。
巴伦传输线平衡器巴伦的原理设计制作及测试平衡器巴伦
巴伦传输线平衡器巴伦的原理设计制作及测试平衡器巴伦巴伦传输线平衡器(Balun)是一种用于不平衡线和平衡线之间的信号转换的装置。
它能够将不平衡信号在输入端转换为平衡信号,并在输出端将平衡信号转换为不平衡信号。
巴伦广泛应用于通信系统、射频级电路、天线等领域,以提高信号传输的质量和效率。
巴伦的工作原理是基于亥姆霍兹定理,通过将两个互体缠绕的线圈(通常是一个同轴电缆和一个平衡线圈)作为巴伦的核心。
其中,不平衡信号通过同轴电缆输入,经过巴伦平衡器的平衡线圈,使其在输出端成为平衡信号。
平衡信号经过平衡线圈后,再经过同轴电缆输出为不平衡信号。
巴伦的设计制作涉及到三个主要方面:线圈的设计、平衡线圈与同轴电缆的连接和外壳的设计。
首先,线圈的设计应根据巴伦的应用需求和工作频率进行选择。
通常情况下,线圈的匝数越多,转换效果越好。
根据线圈的设计参数,可以计算得到线圈的物理尺寸和参数。
其次,平衡线圈与同轴电缆的连接需要确保有效的信号传输和接地。
一种常见的连接方式是使用滑动接点,使平衡线圈与同轴电缆的内导体相连,外导体则连接到地面上。
这种连接方式可以提供良好的传输和接地效果。
最后,外壳的设计需要考虑到巴伦的应用环境和保护要求。
通常情况下,巴伦的外壳应具备防水、防尘、抗干扰等功能。
外壳的材料应选择具备良好的绝缘性能和耐用性,如铝合金或塑料。
在制作巴伦时,需要通过实验测试来验证其性能。
测试时可以使用信号发生器输入不同频率的信号,然后通过巴伦进行信号转换,并使用示波器观察输出信号的波形和频谱。
测试结果应与设计要求相符,说明巴伦的性能良好。
总结来说,巴伦传输线平衡器是一种用于不平衡线和平衡线之间的信号转换装置。
它通过亥姆霍兹定理的原理,在输入端将不平衡信号转换为平衡信号,在输出端将平衡信号转换为不平衡信号。
巴伦的设计制作需要考虑线圈的设计、平衡线圈与同轴电缆的连接和外壳的设计。
通过实验测试,可以验证巴伦的性能是否符合设计要求。
一文看懂巴伦(功能原理、性能参数、基本类型)
一文看懂巴伦(功能原理、性能参数、基本类型)巴伦(英语为balun)为一种三端口器件,或者说是一种通过将匹配输入转换为差分输出而实现平衡传输线电路与不平衡传输线电路之间的连接的宽带射频传输线变压器。
巴伦的功能在于使系统具有不同阻抗或与差分/单端信令兼容,并且用于手机和数据传输网络等现代通信系统。
巴伦具有如下三项基本功能:1. 将电流或电压从不平衡转换至平衡2. 通过某些构造进行共模电流抑制3. 通过某些构造进行阻抗转换(阻抗比不等于1:1)巴伦分为多种类型,其中的某些用于阻抗转换,还有某些用于连接具有不同阻抗的传输线。
阻抗转换巴伦可实现阻抗匹配、直流隔离以及将平衡端口与单端端口匹配。
共模扼流圈因为可消除共模信号,因此在某种意义上说也是一种巴伦。
巴伦用于推挽放大器、宽带天线、平衡混频器、平衡倍频器及调制器、移相器以及任何需要在两条线路上传输幅度相等且相位相差180度的电路设计。
巴伦的最常见用途为将不平衡信号连入用于长距离传输的平衡传输线。
与采用同轴电缆的单端信令相比,采用平衡传输线的差分信令受噪声和串扰的影响更小,可使用更低的电压,而且成本效益更高。
因此,巴伦可用作本地视频、音频及数字信号与长距离传输线之间的接口。
巴伦的用途包括:•无线电及基带视频•雷达、发射机、卫星•电话网络、无线网络调制解调器/路由器巴伦的基本原理巴伦的理想S参数如下:S12 = – S13 = S21 = – S31S11 = -∞巴伦的两个输出幅度相等,相位相反:–在频域中,这表示两个输出之间具有180°的相位偏移;–在时域中,这表示一个平衡输出的电压为另一平衡输出的负值。
此外,两条线路当中的一条的导体须明确接地。
举例而言,平衡线路由电位幅度相等且相位相反的导体构成。
由于微带线和同轴电缆采用不同尺寸的导体,因此可谓不平衡线路。
巴伦的设计目的正是在于解决此类不平衡线路导致的问题——巴伦可在电流以相反相位传输的平衡(或差分)传输线与返回电流经地下传输的不平衡(或单端)传输线之间转换。
什么是巴伦及巴伦的应用
什么是巴伦及巴伦的应用在构建天馈系统的时候,老HAM经常会提到巴伦,对于一些新HAM来说,巴伦这个名词还比较陌生,下面让我们来简单介绍一下。
一、巴伦的定义和作用巴伦这个词来源于英文BALUN,正确的发音为[’baelan],按照这个发音,应该译为“贝兰”,但在国人翻译的时候,按照汉语拼音的发音方法,直接将这个词译为了“巴伦”,习惯成自然,巴伦便成了国内的通用叫法。
BALUN的英文全称是BaLanceTo Unbalance Transformer,即“平衡到不平衡变压器”。
作为电子系统中的重要组成部分,巴伦在射频、视频和音频等领域有着广泛的应用,而非仅用于无线通信领域。
巴伦的本质是一种变压器,在电路中的作用是把“与参考地相对平衡的电信号”和“与参考地相对不平衡的电信号”进行相互转换和匹配。
比如在视频领域,通过巴伦可以将不平衡的同轴电缆传输的信号转变为平衡的信号,以便使用低损耗的双绞线进行100m以上较远距离的传输。
在专业音频领域,使用音频巴伦可以将不平衡信号与平衡信号进行相互转换。
同时巴伦在各个应用领域中也常作为阻抗转换使用。
在业余无线电通信领域,巴伦在天馈系统中起着非常重要的作用,很多时候是必不可少的。
由于传输线理论、天线理论非常复杂,所以在这里只简单介绍一下现象。
现有大多数短波电台的输出是不平衡的,要用同样不平衡的同轴电缆将信号输送到天线。
同轴电缆传输信号时,因趋肤效应,信号在电缆芯线的外表面及电缆屏蔽层的内表面传输,两者电流大小相等,方向相反,所以屏蔽层可以防止信号泄漏出去,屏蔽层外表面不应该存在电流,电缆外部也不应该存在辐射。
在使用偶极天线时,两个振子被看作是平衡的,因为不平衡的同轴电缆与平衡的偶极天线连接,产生不匹配现象,原本在电缆屏蔽层内表面传输的信号除了一部分流向连接它的振子,另一部分会流向屏蔽层的外表面,这部分电流被称为共模电流。
这样在偶极天线的两个振子上的电流大小就不一致,而且共模电流会从同轴电缆屏蔽层的外表面辐射出去,从而改变天线辐射的方向并影响天馈系统的整体质量。
传输线平衡器(巴伦)的原理、设计、制作及测试
巴伦传输线平衡器(巴伦)的原理、设计、制作及测试一、平衡器(巴伦)的由来平衡器即Balancing Device,其主要作用是完成由单端传输(如:同轴线、微带线等)变换为差分传输(如:半波振子天线,推挽电路等)之间的变换,又称为平衡-不平衡变换器即Balance-Unbalance,英文将其合并缩写成一个新词Balun,音译为巴伦。
以下文中所提到的平衡器、平衡-不平衡变换器、巴伦,都是指这一类器件。
巴伦在无线电中有着广泛的用途,由于其原理结构多种多样,并且可以互相组合,使得许多朋友在自制巴伦时有无从下手的感觉,哪种结构适合?如何选择材料?如何计算制作参数?如何衡量巴伦的性能?对于我们业余爱好者,主要就是用在天线的馈电和高频功放中,完成平衡-不平衡及阻抗变换的作用,工作在短波1.8MHZ~30MHZ,并要求取材和制作容易。
结合我对巴伦的认识理解,认为传输线结构的巴伦,更适合短波通信,其性能好、取材方便、制作容易,但其理论不易理解,造成很多朋友将其搞成了磁耦合变压器结构,出现频带窄、功率容量小、驻波不平坦的问题,结果当然达不到传输线变换器的效果。
下面就我个人对传输线变换器的粗浅理解,简单描述一下做巴伦的情况,如需要更深入的了解可以参考有关文献资料,有不当之处,还请各位前辈指正,谢谢!二、传输线平衡器(巴伦)的简单原理平衡器有很多种,按平衡条件可以分为四大类:扼流式(扼制不平衡电流)、对称式(对地阻抗平衡)、倒相式(电压倒相)、磁耦合式(电流共扼)。
我这里主要描述一下基于传输线变换器的平衡-不平衡变换,同时具备阻抗变换作用的巴伦,兼有扼流式和磁耦合式的特征。
传输线变换器的结构如上图,它是在高频磁环上缠绕一组或几组传输线,利用不同的连接方法来完成阻抗变换和平衡-不平衡变换作用。
能量从变换器的始端到终端是通过传输线的分布电容、分布电感以及电磁能量交换的形式来传送的,这和通常的绕匝变压器不同,它克服了绕匝变压器在高频时由于线圈的分布电容所带来的不利影响,改善了高频特性。
巴伦1:1和1:4分别用在什么场合?
巴伦1:1和1:4分别⽤在什么场合?对这个问题⽐较迷惑,上⽹找了些资料取决于天线的类型如果是DP天线,⽤1:1其阻抗在50-75欧姆如果是G5RV类型的天线,⽤4:1其阻抗在100-200欧姆如果是QUAD(⽅框天线,折合振⼦)⽤6:1电线可以⽤漆包线,也可以⽤带胶⽪的铜线,问题不⼤的。
================================倒V⼀般天线振⼦夹⾓控制于90-120度.⽤1:1巴伦参考倒V天线单边振⼦长度:3.8MHz 18.75m7.05MHz 10.1m14.275MHz 4.99m21.4MHz 3.33m29.6MHz 2.407m注:(1)⼀般倒V天线超过三个波段以上不易调整,但拉7MHz共⽤于21MHz,虽21MHz驻波稍⼤效果还是⾮常好.(2)⼀般⼀个波长内的物体,会对天线有影响,如7MHz波段,天线附近40m的东西都会对其有影响,会使振⼦长度与理论不符,并且两边长度不同是常事,⼀套在某地已调好的倒V天线更换架设地点必须重新调整其长度,并且过⼀定时间必须重新测量检修,以免⾃然现象变化和侵蚀使其驻波变动.⾼⽐值巴伦⼀般⽤于收发信机阻抗变换和天线匹配⽤,常⽤于温顿天线温顿天线温顿天线是种易于架设易调整的天线(估计是阻抗⾼缘故,⼀般对环境适应强⽽易调整,也可能这样有许多爱好者反应⽐倒V效果好,所以值得推⼴)转载<<业余电台中⽂邮件选编>>第 25 期在⼀本旧杂志上发现⼀种简单的多频段DP天线,它结构很简单,跟普通的DP差不多,只是这种DP的两边是不等长度的,这样就可享受多频段操作的乐趣,不知这种天线的效果如何。
天线⼯作频带:3.5/7/14/21/28 MHz天线的结构如下 6:1 Balun─◆━━━━━━━━━━○━━━━━━━━━━━━━━◆─│← 13.7m →│← 27.2m →│天线的馈电点阻抗约为300欧,因此,要和50欧电缆匹配要接如⼀个6:1的Balun 。
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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xc`
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,如不加巴伦,水不单在水管里流,而且有一部分还流到管子的外皮。巴伦的作用就是防止跑、冒、滴、漏,迫使水都在水管里流,难言之隐,一用了之!倒V天线的制作,一是要求架设得尽量高,二是架设的地方要尽量开阔,三是尽量远离干扰源架设。
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ห้องสมุดไป่ตู้,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。
天线振子HF用一般的电源线(俗称花线)就行,有绝缘皮或裸铜线都影响不大,线选粗一点可提高机械强度和辐射效率(效果并不十分明显,理论上的事),通过修剪振子的长度使天线与电缆匹配(这一步效果是很明显的,值得认真去做)。VHF可用铝管或铜管,管子的大小视机械强度而定,当然是粗一点有利。