Những điểm chính

• Balun chuyển đổi tín hiệu giữa mạch cân bằng và không cân bằng, đảm bảo một cặp cân bằng ở đầu ăng-ten. Ngược lại, balun được sử dụng để phối hợp trở kháng giữa hai mạch không cân bằng, kết nối trực tiếp đầu ăng-ten với đất.
• Balun, chân và đất đi qua biến áp đều nhau để duy trì sự cân bằng. Mặt khác, Balun có kết nối trực tiếp giữa ăng-ten và đất, tạo ra sự mất cân bằng.
• Balun cũng có chức năng loại bỏ các tín hiệu chế độ chung và có thể đạt được bằng cách sử dụng các công nghệ như cáp đồng trục và cáp dải.

Sơ đồ Balan (trái) và Unun (phải).

Balun chủ yếu được thiết kế để chuyển đổi tín hiệu giữa các mạch cân bằng và không cân bằng, trong khi unun được sử dụng để phối hợp trở kháng giữa hai mạch không cân bằng. Sự khác biệt này thể hiện rõ khi so sánh sơ đồ mạch, đặc biệt là ở cách tâm của dây feeder và đất so với đường tín hiệu của ăng-ten. Trong thiết kế balun, phía ăng-ten được kết nối trực tiếp với đất ở phía dây feeder. Chân giữa của balun kéo dài qua một biến áp, tạo ra sự mất cân bằng ở cả hai chân ở phía ăng-ten. Mặt khác, thiết kế balun thì khác; cả hai chân và đất đều đi qua một lượng biến áp bằng nhau, tạo ra một cặp cực cân bằng ở phía ăng-ten.

Balun so với Unun: So sánh

Balun so với Unun

Mạch điện bên trong của balun và unan khác nhau: ở unan, cả đầu vào và đầu ra đều được nối đất. Ngược lại, balun chỉ được nối đất ở phía không cân bằng. Cụ thể, ở balun, lớp ngoài của cáp đồng trục, mang điện thế nối đất, được kết nối với điểm trung tính của máy biến áp, để đầu tự cân bằng của máy biến áp không được nối đất cho tín hiệu tần số vô tuyến (RF).

• Balun không chỉ kết nối tải cân bằng với đường dây không cân bằng mà còn có các chức năng bổ sung. Ví dụ, balun có thể tạo ra trở kháng cao cho tín hiệu chế độ chung, giúp triệt nhiễu. Các tín hiệu chế độ chung này, vốn giống hệt nhau trên cả hai dây dẫn, do đó không cân bằng hoặc riêng biệt.
• Biến áp unun hoạt động như một biến áp trở kháng, thường có tỷ lệ 4:1 hoặc 9:1, và được sử dụng để phối hợp ăng-ten không cân bằng với đường truyền tín hiệu. Ví dụ, biến áp 9:1 thường được sử dụng với ăng-ten nửa sóng đầu cuối.

Ghi chú về Balun

Balun, thường được gọi là thiết kế biến áp lõi-dây, có thể được chế tạo bằng công nghệ đồng trục và đường dây kép. Chức năng chính của balun là cân bằng trở kháng giữa ăng-ten và đường truyền. Một vai trò quan trọng của balun HF là chuyển đổi tín hiệu không cân bằng đến từ cáp đồng trục thành tín hiệu tương thích với ăng-ten cân bằng, chẳng hạn như ăng-ten lưỡng cực, hoặc bằng cách thực hiện quy trình ngược lại. Việc chuyển đổi này được thực hiện bằng cách sử dụng các biến áp với số vòng dây khác nhau ở mỗi bên. Tỷ lệ các vòng dây này được lựa chọn cẩn thận, có tính đến các yêu cầu cụ thể để đạt được sự cân bằng và cân bằng trở kháng mong muốn, đây là nguyên lý cơ bản của balun.

Sử dụng một balu

Balun thường được sử dụng khi bộ khuếch đại một đầu điều khiển tải cân bằng. Tình huống này thường xảy ra với nhiều loại ăng-ten, chẳng hạn như ăng-ten lưỡng cực, hoặc ăng-ten một đầu, chẳng hạn như ăng-ten roi. Trong những trường hợp này, balun hỗ trợ kết nối với bộ khuếch đại front-end bổ sung, đảm bảo truyền tín hiệu và phối hợp trở kháng phù hợp.

Với sự ra đời của mạch tích hợp RF (RFIC), ứng dụng của balun đã mở rộng đáng kể. Balun hiện đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường khả năng chống nhiễu và cải thiện khả năng loại bỏ chế độ chung trong các hệ thống điện tử phức tạp. Sự tiến bộ này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh công nghệ 5G đang phát triển mạnh mẽ, đặt ra nhu cầu đáng kể về các balun nhỏ gọn, băng thông rộng. Những balun này rất quan trọng để giao tiếp với các bộ thu phát vô tuyến tích hợp cao sử dụng đầu vào và đầu ra vi sai. Sự phát triển của 5G và các ứng dụng của nó đã thúc đẩy nhu cầu về các balun ngày càng tinh vi, có thể hoạt động hiệu quả trên dải tần số rộng, đồng thời vẫn duy trì tính nhỏ gọn và hiệu suất.

Ghi chú về Ununs

Unun hữu ích trong trường hợp sử dụng đường dây feeder không cân bằng để dẫn động ăng-ten không cân bằng, và có sự không tương thích trở kháng giữa đường dây feeder và ăng-ten. Ví dụ, ăng-ten roi, thường có trở kháng đầu vào thấp, có thể được hưởng lợi rất nhiều từ unun chuyển đổi trở kháng. Thiết bị này kết nối hiệu quả đường dây feeder 50Ω với ăng-ten, cho phép truyền dẫn tốt hơn và giảm suy hao tín hiệu.

Ưu điểm của việc sử dụng bộ chuyển đổi HF (HF unun) nằm ở khả năng phối hợp trở kháng hiệu quả hơn cho một số loại ăng-ten nhất định, chẳng hạn như cáp cấp nguồn cuối. Hiệu quả này là do bộ chuyển đổi này có khả năng cung cấp tỷ lệ biến đổi tối ưu hơn giữa trở kháng cao của ăng-ten và trở kháng thấp của cáp feeder, giúp giảm suy hao tín hiệu và cải thiện hiệu suất ăng-ten. Ví dụ, trong một bộ chuyển đổi HF unun, khi mạch đầu ra có số vòng gấp đôi mạch đầu vào, trở kháng được biến đổi bốn lần. Sự biến đổi này đảm bảo các mức trở kháng giữa ăng-ten và cáp feeder có liên quan chặt chẽ hơn, cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống. Trở kháng unun có thể được định lượng bằng công thức sau:

Lựa chọn giữa Balun và Unun

Khi quyết định giữa balun và unun, hãy cân nhắc xem thiết lập của bạn cần cuộn cảm đường cấp nguồn hay biến áp trở kháng. Quyết định này phụ thuộc vào việc bạn muốn đầu ra của thiết bị này được cấu hình ở chế độ cân bằng, tức là cần đến balun, hay ở chế độ không cân bằng, tức là unun sẽ phù hợp hơn.

Giải thích các nguồn và tải cân bằng và không cân bằng

Trong mạch cân bằng, tín hiệu truyền theo hai đường, mỗi đường có cùng trở kháng so với đất. Trở kháng tổng thể được xác định bởi trở kháng giữa hai đường này. Ngược lại, hệ thống không cân bằng được đặc trưng bởi một đầu cuối được kết nối trực tiếp với đất.

Hình minh họa so sánh đáp ứng tín hiệu trong mạch cân bằng và mạch không cân bằng. Trong mạch không cân bằng, nó cho thấy cách tạo ra điện áp giữa một dây dẫn và đất. Ở đây, dòng điện chạy giữa đất và nguồn bằng với dòng điện trong mạch. Ngược lại, mạch cân bằng cho thấy dòng tín hiệu vi sai, trong đó điện áp là hiệu điện thế giữa hai dây. Trong trường hợp này, lượng dòng điện chạy xuống đất trên một dây bằng chính xác với dòng điện chạy xuống đất trên dây còn lại.

‍