巴伦设计
具有陷波特性的宽带微带线-槽线巴伦的设计
１ 巴伦 的 设 计 与 结 构
提 出的具有 陷 波特性 的 宽带微 带线 一槽 线 巴伦 的
结构 如 图 １所示 。 巴伦 选 取 相 对介 电常 数 为 ２ ． ６ ５ ， 厚 度为 ２ ｍ ｍ 的介 质基板 印制 。介 质 基 板 的上 层 是带 有
ｐ ｅ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｂ ａ ｎ ｄ ｗｉ ｄ ｔ ｈ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｓ ｌ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈａ ｎ 一１ ０ ｄ Ｂ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｓ ｅ ￣ｌ ｏ ｓ ｓ ｂｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈａ ｎ 一１ ． ８ ｄ Ｂ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｓ ０． ３ ８—
ａ ， ｒ ｌ ａ ２ ０ １ ５ 年 第 ２ ８ 卷 第 ６ 期
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｓ ｃ ｉ ． ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ． ／ Ｊ ｕ ｎ ． １ ５．２ ０１ ５
ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． １ ６ １ ８ ０ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ｌ Ｏ ０ ７— ７ ８ ２ ０ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ６ ． ０ ４ ７
通信 技 术 的快 速 发展 ， 无线 频谱 资源 的 日趋 密 集 ，
使得通信设备的集成度逐渐增加 ， 并可拥有多种无线 通信 模块 ， 同时相 互稳 定 、 高效 地工作 。这也 就 对通 信 设 备 的前端 关键 部件 天线 提 出 了更 高 的要求 Ｊ 。
平衡 结 构 的天 线 一 般都 具 有 完 全 对 称 的 辐 射 臂 。 当采用 微带 线 、 共 面 波 导或 同轴 线 等 不 平衡 馈 线 馈 电 时， 为 实现 天线 馈 电 网 络 的 阻抗 匹配 并保 证 天线 的 电
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。
巴伦的原理设计制作
巴伦的原理设计制作巴伦管是一种用于测量压力的机械式传感器。
它由一个半环形或螺旋状的金属管组成，通常由不锈钢或铜制成。
巴伦管的一个端口与被测流体相连，压力作用在管内，导致金属材料的形变。
当波动的压力作用在巴伦管上时，管壁内外部分的应变差异导致了管壁的弯曲。
巴伦管的形变被测量，并通过与之相连的机械传感器转化为电信号。
巴伦管的设计通常采用半环形的金属管，管长通常选取为开口的1/6到1/8、巴伦管的原理是利用压力作用在管壁上引起应变，产生弯曲。
管壁一旦弯曲，会引起管壁内外的应变差异，这种差异驱动机械传感器产生等量的输出信号。
巴伦管的设计目的是为了提供高灵敏度、高准确性和宽度范围的压力测量。
巴伦管的制作过程通常包括以下几个步骤：1.材料选择：选择适用于所需压力范围的金属材料，例如不锈钢或铜。
这些材料应具有良好的弹性和可塑性，以便在压力施加时形成弯曲。
2.切割：根据设计要求，将金属材料切割成所需形状和尺寸。
通常，巴伦管是通过切割一个合适长度的金属管起始的。
3.弯曲：使用适当的弯曲工具，将金属管以半环形或螺旋状弯曲。
弯曲的半径应根据设计要求进行调整。
4.连接和焊接：将金属管两端的连接部分进行内外焊接，以确保管道的完整性和密封性。
5.原理测试：将巴伦管与机械传感器连接，并进行压力测试，以验证其测量特性和性能。
巴伦管在工业领域广泛应用于压力测量和控制。
它具有高精度、稳定性好、结构简单等优点。
同时，巴伦管还可以根据不同的需求进行定制，以满足各种特定的应用要求。
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。
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。
巴伦的原理、设计、制作
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。
巴伦的原理、设计、制作
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。
LTCC功分器与巴伦设计的开题报告
LTCC功分器与巴伦设计的开题报告开题报告一、题目：LTCC功分器与巴伦设计二、选题的背景LTCC功分器和巴伦是无线通信领域中常用的无源器件，其中功分器是一种用于功率分配和合成的射频微波器件，常用于天线阵列、功率分配网络和混频器等中；而巴伦则是一种用于无线电通信的网络结构，通过相位差的控制可以实现信号的幅度和相位控制，广泛应用于天线阵列、功分器等场合。
因此，针对LTCC功分器和巴伦的设计和优化，可以提高无线通信系统的性能，并且具有较大的市场前景。
三、研究目的和意义1.研究LTCC功分器和巴伦的设计方法和优化技术，深入研究其性能和参数对无线通信系统的影响，为无线通信领域相关专业人员提供可靠的参考。
2.针对LTCC功分器和巴伦的设计问题，探索新的设计方法和技术，提高其性能和应用范围，推动无线通信技术的发展。
3.打通学科交叉领域，探讨LTCC材料在无线通信领域的应用，提高无线通信领域的综合竞争力，为工程师提供技术支持和解决方案。
四、拟采取的研究方法和技术路线研究方法：1.文献资料法：通过对学术期刊、教材、专著等文献进行阅读、分析和比较，了解LTCC功分器和巴伦的基本概念、设计思路和优化方法。
2.模拟仿真法：利用各种模拟软件（如Ansys、HFSS等）对LTCC功分器和巴伦进行电学仿真，分析其电磁性能，推导出先进的设计与优化方法。
技术路线：1.分析并比较已有的LTCC功分器和巴伦设计方法和优化技术，找出其不足之处，并提出改进及优化方法。
2.基于LTCC片上材料，研究不同的功分器和巴伦结构，分析其性能差异，并探究优化设计方法。
3.对设计好的LTCC功分器和巴伦进行电学仿真分析，并对仿真结果进行数据处理，同时结合实际实验验证。
五、预期研究结果和创新点预期研究结果：1.结合已有设计和优化技术，提出一种新的LTCC功分器和巴伦设计方法，并对其性能和参数进行深入分析和研究。
2.基于模拟仿真结果，得出优秀的LTCC功分器和巴伦设计方案，并与传统金属功分器和巴伦进行比较分析，验证本文所提出的设计方法与方案的正确性。
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巴伦的设计
在混频器的设计中，推挽式放大器(push-pull amplifier)，巴伦被用于对称（平衡）到不对称（不平衡）电路的连接。
巴伦的设计中有一个精确的180度相移，拥有最小损耗和等同的平衡阻抗。
在功率放大器中，对称性的损失会减小效率，对称端口应与地绝缘，以减小寄生振荡。
基本的巴伦构造或设计包含两条90度定向线，通过使用λ/4和λ/2提供需要的180度分离。
绕线形变压器比下述的印刷或集总元件（lumped element）巴伦更贵。
在实际混频器设计中，后者应用更广泛。
请注意这些集总元件和印刷巴伦大多不提供中心抽头的底线给偶模式信号（even mode signal），在混频器的设计中应考虑到该因素。
（1）L-C 巴伦
该设计本质上是一个桥梁，被誉为“点阵类型”巴伦。
它包含两个电容两个电感，能够提供±90°相移。
巴伦的电路图如下图所示
图1 L-C 集总巴伦原理图
操作频率：
设计该电路时，请确保操作频率低于组件的自谐振频率，并将压焊块电容考虑在内。
该电路的主要应用之一为推挽式放大器的输出，它能按照我们的需要将平衡信号转化为单一的非平衡输出。
通常，绕制螺纹型的巴伦的使用如下图：
图2 在推挽式放大器中使用绕线巴伦提供平衡到不平衡的转换然而，采用前述的集总巴伦，实现绕制变压器类型巴伦，特别是在在芯片级实现，会非常方便。
如图3所示。
图3 使用集总巴伦代替绕制变压器可实现平衡到不平衡的转换
（2）传输线
该巴伦可使用图4中的λ/4长度线或同轴电缆来实现。
（a）1:1 同轴巴伦
图4 同轴巴伦，采用四分之一长度同轴电缆实现，1：1 阻抗转换如果要求阻抗转换为1：4，可使用图5中所述的同轴巴伦。
（b）1：4同轴巴伦
图5同轴巴伦，采用四分之一长度同轴电缆实现，1：4 阻抗转换（3）微波传输带
已存在一系列的印刷/微波传输带巴伦拓扑结构，基于PCB或MIC基板，具有价格便宜的优势。
他们的下方可以做得很大，尤其是在更低的射频频段。
环形电波适配器常用于带宽高至10-20%的微波频率。
图6 简单耦合线巴伦
最简单的印刷巴伦是耦合线巴伦，也称平行线巴伦，如图6所示。
该结构为处在中心频率的十分之一波长。
它能够容纳超过一倍频程（octave）的带宽，前提是线间的耦合足够的
高。
在实际生活中常应用于单边缘耦合巴伦，如图7所示。
图7 使用多耦合线的耦合线巴伦
一个更实用的方法是采用图7中所述的多耦合线，或者如果存在多层基板处理，可采用图8中宽边（broadside）耦合拓扑。
该宽边耦合结构通常被称为平行板巴伦。
图8 采用宽边耦合结构的耦合线巴伦
“Marchand 巴伦”的印刷版是对平行线巴伦的一种提高。
它衍生自同轴巴伦，由Nathan Marchand 1944年定义。
它的简单形式如图9所示。
与平行线巴伦相比，它对低偶模阻抗（低耦合率）具有更大的容差，带宽更宽。
图9 印刷Marchand 巴伦
对平行线巴伦而言，如果使用多个平板区，或宽边耦合拓扑结构，可获得更好的性能。
在较低射频频段使用印刷巴伦的一个缺陷就是他们的体积。
对平行线巴伦和Marchand巴伦而言，使用宽边，而不是边缘能够或得更密的耦合和更高的特性。
最后我们可以采用微波传输带技术实现LC巴伦型巴伦。
在这里我们采用微波传输带来等价电容和电感器，如图10所示。
图10 LC巴伦型巴伦，使用微波传输带技术，实现电感和电容接地旁路电容，是通过低电阻开环电路棒（stub）来实现的，而电感是通过高阻抗线来
实现。
风扇特性负载充当着接地旁路电容的作用，在射频频段提供射频网络退耦的功能。