ประเด็นสำคัญ

• บาลันจะแปลงสัญญาณระหว่างวงจรสมดุลและไม่สมดุล เพื่อให้แน่ใจว่ามีขั้วต่อคู่สมดุลที่ด้านเสาอากาศ ในทางกลับกัน บาลันจะใช้สำหรับการจับคู่อิมพีแดนซ์ระหว่างวงจรไม่สมดุลสองวงจร โดยเชื่อมต่อด้านเสาอากาศเข้ากับกราวด์โดยตรง
• บาลัน พิน และกราวด์จะผ่านหม้อแปลงไฟฟ้าเท่าๆ กัน เพื่อรักษาสมดุล ในทางกลับกัน บาลันมีการเชื่อมต่อโดยตรงระหว่างเสาอากาศและกราวด์ ทำให้เกิดความไม่สมดุล
• บาลันยังทำหน้าที่ปฏิเสธสัญญาณโหมดทั่วไปและสามารถทำได้โดยใช้เทคโนโลยีต่างๆ เช่น โคแอกเซียลและสตริปไลน์

บาลันได้รับการออกแบบมาเพื่อแปลงสัญญาณระหว่างวงจรสมดุลและวงจรไม่สมดุลเป็นหลัก ในขณะที่บาลัน (unun ) ใช้สำหรับการจับคู่อิมพีแดนซ์ระหว่างวงจรไม่สมดุลสองวงจร ความแตกต่างนี้จะเห็นได้ชัดเมื่อเปรียบเทียบแผนผังวงจร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในลักษณะที่จุดศูนย์กลางของสายป้อนและกราวด์สัมพันธ์กับสายนำสัญญาณของเสาอากาศ ในการออกแบบบาลัน ด้านเสาอากาศจะเชื่อมต่อโดยตรงกับกราวด์ที่ด้านสายป้อนสัญญาณ ขากลางของบาลันจะยื่นผ่านหม้อแปลงไฟฟ้า ทำให้เกิดความไม่สมดุลในขาทั้งสองที่ด้านเสาอากาศ ในทางตรงกันข้าม การออกแบบของบาลันนั้นแตกต่างออกไป ทั้งขาและกราวด์จะผ่านหม้อแปลงไฟฟ้าเท่าๆ กัน ส่งผลให้มีขั้วต่อคู่ที่สมดุลที่ด้านเสาอากาศ

Balun กับ Unun: การเปรียบเทียบ

Balun เทียบกับ Unun

วงจรภายในของบาลันและอูนันแตกต่างกัน: ในอูนันมีการต่อลงดินทั้งด้านอินพุตและเอาต์พุต ในทางตรงกันข้าม บาลันมีการต่อลงดินเฉพาะด้านที่ไม่สมดุลเท่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบาลัน ชั้นนอกของสายโคแอกเซียลซึ่งมีศักย์ไฟฟ้าดินจะเชื่อมต่อกับจุดศูนย์กลางของหม้อแปลง ซึ่งทำให้ปลายของหม้อแปลงอัตโนมัติสมดุลโดยไม่มีการต่อลงดินสำหรับสัญญาณความถี่วิทยุ (RF)

• บาลันไม่เพียงแต่จับคู่โหลดที่สมดุลกับสายที่ไม่สมดุลเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เพิ่มเติมอีกด้วย ตัวอย่างเช่น บาลันกระแสสามารถสร้างอิมพีแดนซ์สูงให้กับสัญญาณโหมดร่วม ซึ่งช่วยในการป้องกันสัญญาณรบกวน สัญญาณโหมดร่วมเหล่านี้ซึ่งเหมือนกันบนตัวนำทั้งสองเส้น จึงไม่สมดุลหรือแตกต่าง
• หม้อแปลงununทำหน้าที่เป็นหม้อแปลงอิมพีแดนซ์ โดยทั่วไปมีอัตราส่วน 4:1 หรือ 9:1 ใช้เพื่อจับคู่เสาอากาศที่ไม่สมดุลกับสายป้อนสัญญาณ ตัวอย่างเช่น หม้อแปลง 9:1 มักใช้ร่วมกับเสาอากาศแบบ end-fed half-wave

หมายเหตุเกี่ยวกับบาลัน

บาลัน ซึ่งเป็นที่รู้จักกันทั่วไปในด้านการออกแบบหม้อแปลงแบบแกนและสาย สามารถสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีสายโคแอกเชียลและสายสตริปไลน์แบบคู่ หน้าที่หลักของบาลันคือการจับคู่ความต้านทานระหว่างสายอากาศ (เสาอากาศ) และสายส่ง บทบาทสำคัญของบาลัน HF คือการแปลงสัญญาณที่ไม่สมดุลที่มาจากสายโคแอกเชียลให้เป็นสัญญาณที่เข้ากันได้กับเสาอากาศแบบสมดุล เช่น ไดโพล หรือทำกระบวนการย้อนกลับ การแปลงนี้ทำได้โดยการใช้หม้อแปลงที่มีจำนวนรอบที่แตกต่างกันในแต่ละด้าน อัตราส่วนของรอบเหล่านี้ได้รับการเลือกอย่างระมัดระวังโดยพิจารณาจากข้อกำหนดเฉพาะเพื่อให้ได้การจับคู่และสมดุลความต้านทานตามที่ต้องการ ซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานของบาลัน

การใช้บาลัน

บาลันถูกใช้บ่อยที่สุดเมื่อเครื่องขยายเสียงแบบปลายเดียวขับโหลดแบบสมดุล สถานการณ์นี้มักเกิดขึ้นกับเสาอากาศหลายประเภท เช่น เสาอากาศไดโพล หรือเสาอากาศแบบปลายเดียว เช่น เสาอากาศแบบวิป ในกรณีเหล่านี้ บาลันจะช่วยอำนวยความสะดวกในการเชื่อมต่อกับเครื่องขยายเสียงส่วนหน้าเพิ่มเติม ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการส่งสัญญาณและการจับคู่อิมพีแดนซ์จะเหมาะสม

ด้วยการถือกำเนิดของวงจรรวม RF (RFIC) การประยุกต์ใช้บาลันจึงขยายตัวอย่างมาก ปัจจุบันบาลันมีบทบาทสำคัญในการเพิ่มภูมิคุ้มกันสัญญาณรบกวนและปรับปรุงการปฏิเสธโหมดทั่วไปในระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน ความก้าวหน้านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในบริบทของเทคโนโลยี 5G ที่กำลังเติบโต ซึ่งมีความต้องการบาลันแบนด์วิดท์กว้างขนาดเล็กอย่างมาก บาลันเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเชื่อมต่อกับเครื่องรับส่งสัญญาณวิทยุแบบบูรณาการสูงที่ใช้อินพุตและเอาต์พุตแบบดิฟเฟอเรนเชียล การเติบโตของ 5G และการประยุกต์ใช้งานจึงกระตุ้นให้เกิดความต้องการบาลันที่มีความซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในช่วงความถี่กว้าง ในขณะที่ยังคงรักษาความกะทัดรัดและประสิทธิภาพไว้ได้

บันทึกเกี่ยวกับ Ununs

Unun มีประโยชน์ในสถานการณ์ที่ใช้สายป้อนที่ไม่สมดุลเพื่อขับเสาอากาศที่ไม่สมดุล และเกิดความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ระหว่างสายป้อนและเสาอากาศ ตัวอย่างเช่นเสาอากาศแบบวิป ซึ่งโดยทั่วไปจะมีอิมพีแดนซ์อินพุตต่ำจะได้รับประโยชน์อย่างมากจาก unun ที่แปลงอิมพีแดนซ์ อุปกรณ์นี้เชื่อมต่อสายป้อน 50Ω เข้ากับเสาอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้ส่งสัญญาณได้ดีขึ้นและลดการสูญเสียสัญญาณ

ข้อดีของการใช้ unun HF อยู่ที่ความสามารถในการจับคู่อิมพีแดนซ์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับเสาอากาศบางประเภท เช่น สาย end-fed ประสิทธิภาพนี้เกิดจากความสามารถของ unun ในการกำหนดอัตราส่วนการแปลงที่เหมาะสมยิ่งขึ้นระหว่างความต้านทานสูงของเสาอากาศและความต้านทานต่ำของสายป้อน ส่งผลให้การสูญเสียสัญญาณลดลงและประสิทธิภาพของเสาอากาศดีขึ้น ตัวอย่างเช่น ใน unun ที่วงจรเอาต์พุตมีจำนวนรอบมากกว่าอินพุตสองเท่า อิมพีแดนซ์จะถูกแปลงเป็นสี่เท่า การแปลงนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าระดับอิมพีแดนซ์ระหว่างเสาอากาศและสายป้อนมีความสัมพันธ์กันมากขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ อิมพีแดนซ์ unun สามารถหาปริมาณได้จากสูตรต่อไปนี้:

‍การเลือกระหว่าง Balun และ Unun

เมื่อต้องตัดสินใจระหว่าง balun และ unun โปรดพิจารณาว่าการตั้งค่าของคุณจำเป็นต้องใช้โช้กสายฟีดหรือหม้อแปลงอิมพีแดนซ์ การตัดสินใจนี้ขึ้นอยู่กับว่าคุณต้องการให้เอาต์พุตของอุปกรณ์นี้ได้รับการกำหนดค่าในลักษณะสมดุลหรือไม่ ซึ่งจะต้องใช้ balun หรือในลักษณะไม่สมดุล ซึ่ง unun จะเหมาะสม

การอธิบายแหล่งที่มาและโหลดที่สมดุลและไม่สมดุล

ในวงจรสมดุล สัญญาณจะเคลื่อนที่ไปตามสองเส้นทาง โดยแต่ละเส้นทางจะมีอิมพีแดนซ์เท่ากันเมื่อเทียบกับกราวด์ อิมพีแดนซ์โดยรวมถูกกำหนดโดยอิมพีแดนซ์ที่มีอยู่ระหว่างสองเส้นทางนี้ ในทางกลับกัน ระบบที่ไม่สมดุลจะมีลักษณะเฉพาะคือมีขั้วต่อหนึ่งเชื่อมต่อกับกราวด์โดยตรง

ภาพประกอบประกอบแสดงการเปรียบเทียบการตอบสนองของสัญญาณในวงจรสมดุลและวงจรไม่สมดุล สำหรับวงจรไม่สมดุล จะแสดงวิธีการสร้างแรงดันไฟฟ้าระหว่างสายเดี่ยวและกราวด์ ในที่นี้ กระแสที่ไหลระหว่างกราวด์และแหล่งกำเนิดจะเท่ากับกระแสภายในวงจร ในทางตรงกันข้าม วงจรสมดุลจะแสดงการไหลของสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล โดยที่แรงดันไฟฟ้าคือความต่างศักย์ระหว่างสายทั้งสอง ในสถานการณ์นี้ ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลลงกราวด์ในสายหนึ่งจะตรงกับกระแสไฟฟ้าที่ไหลลงกราวด์ในสายอีกสายหนึ่งพอดี