巴伦、变压器和脉冲逆变器是相关产品,因为它们都将采用单端输入并提供反相信号,即负电压变为正电压而正电压变为负电压。脉冲逆变器以最直接的方式执行此功能,只需反转输入信号的电压。微波意义上的“变压器”通常是指在给定电流下将一种电压转换为另一种电压的设备,这样做会改变阻抗。“balun”这个词是“balanced”和“unbalanced”的组合;巴伦的单端输入将创建具有一半功率(在正输出上)的自身图像版本和具有一半功率(在负输出上)的反相版本。从这个意义上说,它类似于异相或 180° 功率分配器,
有两种主要类型的平衡-不平衡变换器:转换输入阻抗的和不转换输入阻抗的。如果巴伦将输入电压分成两部分,同时保持输入电流,则每条线路上的输出阻抗为输入线路阻抗的一半。这是一个 1:1 变压器,因为没有发生阻抗变换(虽然通常输入线是 50 欧姆,输出线是 25 欧姆,因为两条 25 欧姆线产生 50 欧姆的差分)。如果巴伦将电流减半以匹配电压降,那么它就是一个阻抗变换巴伦,称为 1:2 变压器(因为 100 欧姆差分输出阻抗是 50 欧姆输入阻抗的两倍)。
以下是 Marki Microwave 巴伦/变压器和脉冲逆变器的一些相关性能标准:
带宽
虽然它本身并不是一个品质因数,但巴伦的每个性能指标都仅限于某个频段。在低端,它往往受到限制,因为该设备只有一小部分波长。在高端,它受到限制,因为在较短的波长下很难保持平衡所需的对称性,就像同相或正交功率分配器一样。
上升/下降时间
与带宽相关,上升和下降时间决定了巴伦处理数据的能力。上升时间需要小于比特周期的 1/3 左右,以确保以最小幅度眼图闭合实现良好的数据传输。例如,BAL-0010 的上升/下降时间为 20 ps,使其能够以高达 60 ps 或大约 17 Gb/s 的周期进行传输。
幅度和相位平衡
在理想的巴伦中,两个输出在每个频率上都是相同的倒数。实际上,两个输出的幅度和时间延迟略有不同,导致两个信号的输出相位彼此略有不同。一个典型的巴伦应用将需要优于 0.5 dB 的幅度平衡和 5° 或更好的相位平衡。大多数应用对相位不平衡比对幅度不平衡更敏感。
共模抑制
巴伦可用于抑制共模噪声(正极性和负极性信号上都存在的噪声);这是差分信号的主要优点之一。巴伦对来自两个差分输入的共模噪声的抵消程度称为巴伦的共模抑制。需要多少取决于应用程序。
隔离
与魔术三通或 180° 混合功率分配器不同,巴伦没有任何内在隔离。隔离表明来自一个臂的信号的多少功率将显示在另一臂中,假设所有端口都以匹配的负载端接。混合器以电阻方式终止同相信号,从而导致隔离。巴伦对信号进行反应性端接,因此隔离仅等于设备的插入损耗。
插入损耗、回波损耗和 VSWR
与所有无源射频和微波组件一样,插入损耗是指传输过程中损失了多少功率。在 2:1 巴伦中,这是 6 dB(3 dB 用于功率分配,另外 3 dB 用于匹配),但在 1:1 巴伦中,标称插入损耗仅为 3 dB。
巴伦的回波损耗和 VSWR 在公共端口往往比在差分端口更好。