在RF PCB設(shè)計話題中經(jīng)常會提到一個術(shù)語——巴倫，但有時候它的作用或為什么需要它可能并不清楚。在RF PCB設(shè)計中，有時需要同時進(jìn)行阻抗匹配和平衡/不平衡信號之間的轉(zhuǎn)換。這就是巴倫派上用場的時候。

如果您想更詳細(xì)地了解什么是平衡不平衡變壓器（balun），請繼續(xù)閱讀，因為這是一個內(nèi)容豐富的話題。對于balun的一些描述可能相當(dāng)深奧或過于簡單，因此我將盡力簡潔地闡述，并將其與大多數(shù)設(shè)計師熟悉的PCB設(shè)計概念聯(lián)系起來。希望您能獲得足夠的背景信息，以選擇您的balun并將其納入您的PCB布局中。

Chrent什么是Balun？

非常簡單地說，平衡不平衡變換器（balun）是一種將不平衡（單端）的交流信號轉(zhuǎn)換為平衡（差分）交流信號的設(shè)備。平衡不平衡變換器可以采取多種形式，盡管最常用于低頻射頻信號（例如，CATV和電視天線）的是簡單的變壓器或一組耦合電感。通過在單端射頻輸入信號和差分信號之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，信號可以輸入到差分接收器、偶極天線或其他差分操作組件中。

以下是一些在常見射頻系統(tǒng)中可以找到的平衡不平衡變壓器（baluns）的例子：

- 簡單變壓器。這可能是最簡單的平衡不平衡變換器（balun）類型，但它也是最笨重的。

- 中心抽頭變壓器。這是一個更好的變壓器balun選項。變壓器上的中心抽頭為平衡信號提供了共享的參考網(wǎng)。balun兩側(cè)的阻抗取決于未抽頭側(cè)與一半抽頭側(cè)之間的匝數(shù)比。

- LC電路中的耦合。你可以通過利用LC電路中反應(yīng)元件之間的耦合，創(chuàng)建一個實際上具有與中心抽頭變壓器相同的阻抗變換功能的電路。這是一個更復(fù)雜的話題，涉及到LC電路中的仿真。

- 分布式balun設(shè)計。這些balun設(shè)計更為復(fù)雜，因為它們利用了印刷在PCB上的走線之間的耦合阻抗。類似的結(jié)構(gòu)也用于在集成電路中放置balun。

我列出的最后一種平衡不平衡變壓器（balun）涵蓋了需要在印刷電路板（PCB）上仔細(xì)布局印刷元件的大范圍設(shè)計。這是射頻PCB設(shè)計中大多數(shù)設(shè)計師可能覺得深奧的一個方面。幸運的是，微波工程教科書和研究文獻(xiàn)中有許多設(shè)計，為平衡不平衡變壓器設(shè)計提供了一個良好的起點。下面的圖片展示了兩個變壓器平衡不平衡變壓器和一個可以印刷到PCB上的簡單四分之一波長平衡不平衡變壓器。

平衡不平衡變壓器示例。上和中：兩個變壓器平衡不平衡變壓器。下：四分之一波長平衡不平衡變壓器。

巴倫在被動放大器、頻率倍增器、相移器、調(diào)制器和偶極天線饋線中有其應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，巴倫執(zhí)行兩個重要功能。

阻抗匹配

巴倫的一個重要功能是在巴倫的平衡端和不平衡端之間提供阻抗匹配。例如，在變壓器巴倫中，這可以通過選擇適當(dāng)?shù)脑褦?shù)比來完成，或者說是選擇初級線圈和次級線圈電感的比率。理想的巴倫將具有返回?fù)p耗S11 = 負(fù)無窮大。

隔離

因為平衡不平衡變壓器（baluns）通過電或磁耦合傳輸功率，它們在平衡和不平衡信號之間提供了一定的自然隔離。只要平衡不平衡變壓器設(shè)計得當(dāng)，這就很好地幫助隔離了balun兩側(cè)之間傳遞的輻射型電磁干擾（EMI）。如果信號被輸入到一個差分接收器中，balun的平衡端還具有高共模噪聲免疫性。

Chrent如何在RF PCB中布局平衡不平衡變壓器

在RF PCB布局中使用平衡不平衡變壓器有兩個挑戰(zhàn)：布局平衡不平衡變壓器本身，以及布局不平衡和平衡線路。遵循您在其他RF PCB中使用的相同策略：

- 在電路塊之間提供隔離，例如使用通孔柵欄或電磁帶隙結(jié)構(gòu)（EBGs）

- 盡量使用較短的走線并在需要時匹配阻抗

- 嘗試將布局分格，以便不同的功能塊位于電路板上的不同位置

TRANSLATE:

在偶極天線饋線上使用時，將巴倫放置在接地平面區(qū)域的邊緣，并將平衡輸出直接引至天線。這通常在倒F天線或其他微帶天線上進(jìn)行。反過來，如使用單極天線或同軸連接（即，帶有U.FL連接器的不平衡天線），無論如何都應(yīng)該在接地平面上進(jìn)行。為了提供高隔離度，可以在饋線周圍以及天線區(qū)域與其他電路之間放置接地保護(hù)通孔。

帶有巴倫的示例Wifi天線在饋線上。

[來源 https://e2e.ti.com/support/wireless-connectivity/other-wireless-group/other-wireless/f/other-wireless-technologies-forum/549115/cc2541-balun-and-antenna-design---design-check]

來源：altium

作者：Zachariah Peterson