발룬

무선 주파수 (RF) 통신에서 신호를 명확하고 강하게 유지하는 것이 최우선 과제입니다.이 과정에서 큰 역할을하는 한 가지 장치는 Balun입니다."불균형으로 균형을 이루는"발룬은 신호가 약하거나 시끄러워지면서 균형 잡힌 두 가지 유형의 시스템 (균형 잡힌 및 불균형)을 연결하는 데 도움이됩니다.간섭을 줄임으로써 Balun은 신호가 시스템의 다른 부분을 통해 이동할 때 깨끗하고 효과적으로 유지하도록합니다.이 기사에서는 Baluns를 면밀히 살펴보고 그들이하는 일, 사용 가능한 다양한 유형 및 실제 상황에서 어떻게 사용되는지 설명합니다.이를 통해 RF 안테나 시스템에서 왜 도움이되는지에 대한 이해를 더 잘 이해할 수 있습니다.

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그림 1 : 발룬

발룬이란 무엇입니까?

"불균형으로 균형을 이루는 것"의 짧은 발룬은 신호가 균형과 불균형의 두 유형의 시스템 사이를 이동할 수있는 장치입니다.균형 잡힌 시스템에서 신호는 동일하지만 반대 전압으로 두 개의 와이어를 통해 이동하여 노이즈가 줄어 듭니다.불균형 시스템에서, 단일 와이어는 신호를 기준으로 기준으로 전달하여 소음이 더 발생합니다.

Balun의 임무는 신호 강도를 잃거나 노이즈를 추가하지 않고 이러한 시스템 간 신호를 변환하는 것입니다.두 시스템 사이의 전기적 특성과 일치하여 매끄러운 신호 전달을 보장하기 위해 자기 코어 주위에 와이어 코일이있는 특수 설계를 사용합니다.

Balun은 일반적으로 RF (Radio Frequency) 통신, 특히 안테나와 함께 사용됩니다.예를 들어, 균형 잡힌 쌍극자 안테나는 종종 신호 문제를 방지하기 위해 Balun을 통해 불균형 동축 케이블에 연결됩니다.발룬이 없으면 신호가 소음을 약화 시키거나 픽업하여 품질을 줄일 수 있습니다.

Baluns는 또한 브로드 캐스트 안테나 및 비디오 전송과 같은 다른 영역에서 전환 중에 신호를 명확하고 강하게 유지합니다.요약하면, Balun은 균형 잡힌 시스템과 불균형 시스템 사이를 전환 할 때 신호가 원활하게 움직이고 명확하게 유지되도록합니다.

Baluns가 필요한 이유는 무엇입니까?

그림 2 : 안테나 발룬

Baluns는 안테나 시스템의 중요한 부분으로, 시스템이보다 효율적이고 더 효율적으로 작동하는 작업을 수행하는 작업을 수행합니다.

원치 않는 방사선 또는 신호 픽업 중지 : 균형 안테나를 불균형 동축 케이블에 직접 연결하면 동축 케이블의 외부 부분이 실수로 신호를 보내거나 픽업 할 수 있습니다.이로 인해 신호 수신 중에 간섭이 발생하거나 전송시 원치 않는 방사선이 발생할 수 있습니다.Baluns는 동축 케이블이 올바르게 작동하는지 확인하여 이러한 문제를 크게 줄여서이 문제를 해결합니다.

안테나의 방사선 패턴 유지 : 발룬이 없으면 동축 케이블의 의도하지 않은 방사선 또는 신호 픽업은 안테나의 디자인 된 방사선 패턴을 엉망으로 만들어 성능이 저하 될 수 있습니다.Balun을 사용함으로써 안테나의 방사 패턴은 동일하게 유지되어 신호의 성능과 방향을 보호합니다.

송신기 근처의 RF 방사선 감소 : 때때로, RF 신호는 안테나 대신 피더에서 나올 수있어 송신기 주위에 간섭이 발생할 수 있습니다.이는 RF 간섭이 송신기와 다른 장치 간의 연결을 망칠 수있는 데이터 전송 시스템에서 특히 문제가 될 수 있습니다.Balun은 RF 신호가 올바른 방법으로 전송되어 간섭 가능성을 줄임으로써이를 도와줍니다.

RF 안테나 시스템의 Balun 유형

Baluns는 RF (무선 주파수) 안테나 시스템에 사용되는 장치입니다. 균형 잡힌 라인과 불균형 라인 사이의 신호를 변경합니다.발룬에는 여러 유형의 발런이 있으며,이 시스템의 특정 요구를 충족시키기 위해 만들어졌습니다.다음은 다양한 유형에 대한 자세한 내용입니다.

변압기 발룬

그림 3 : 변압기 Balun

변압기 Balun은 RF 시스템에서 일반적이고 널리 사용되는 유형입니다.페라이트 코어를 감싸는 두 개의 별도의 권선 또는 코일이 있습니다.이 권선은 시스템의 균형 잡힌 균형 잡힌 측면을 서로 분리하여 간섭을 방지하고 신호를 깨끗하게 유지하는 데 도움이됩니다.변압기 Balun이 임피던스를 조정하는 방식 (전기 저항의 일종)은 두 권선의 회전 수에 달려 있습니다.예를 들어, 하나의 권선이 다른 턴보다 두 배나 많은 회전을 갖는 경우, 균형 잡힌 쪽의 100 옴 임피던스와 불균형 쪽에서 50 옴의 임피던스와 일치 할 수 있습니다.이 기능을 사용하면 다양한 임피던스 수준과 일치하는 데 유용합니다.

자동 변형기 Balun

그림 4 :자가 변형기 Balun

자동 변형기 Balun은 변압기 Balun과 다릅니다. 하나의 권선 만 사용하여 신호를 변경하기 때문입니다.이 단일 와인딩 디자인은 모든 연결을위한 직류 (DC) 경로를 지상으로 향하게하여 외부 안테나에 구축 될 수있는 정전기를 안전하게 방출 할 수 있도록 도와줍니다.자동 변형기 Balun은 종종 안전과 적절한 기능 모두에 접지 연결이 매우 중요한 시스템에서 사용됩니다.하나의 권선 만 있기 때문에이 발룬은 일반적으로 변압기 발룬보다 단순하고 작지만 균형 잡힌 측면과 불균형 측면 사이의 동일한 수준의 분리를 제공하지는 않습니다.

RF Choke Balun

그림 5 : RF Choke Balun

RF Choke Balun은 동축 케이블의 외부 도체의 인덕턴스 (전류의 변화에 ​​저항)를 늘려 작동합니다.이 증가 된 인덕턴스는 원하지 않는 RF 신호가 도체를 따라 이동하는 것을 차단하여 간섭을 유발하고 안테나 시스템의 성능을 줄일 수 있습니다.RF Choke Balun을 만드는 일반적인 방법은 안테나에 연결되는 지점에서 동축 케이블을 코팅하여 "피드 라인 초크"를 만듭니다.이 방법은 성능 향상에 간단하고 효과적입니다.또 다른 방법은 동축 케이블을 토로이드 페라이트 코어 주위에 포장하여 인덕턴스를 더욱 증가시키고 강한 초크를 제공하는 것입니다.

전류 대 전압 발룬

그림 6 : 현재 발룬

현재 Balun은 균형 잡힌 하중의 양쪽을 통해 동일한 전류가 흐르도록하여 작동합니다.이 균형은 신호 왜곡과 간섭을 유발할 수있는 공통 모드 전류를 방지합니다.현재 Balun은 각 도체의 전류가 페라이트 코어 주위에 상처를 입은 이중 와인딩 또는 동축 케이블과 같이 각 도체의 전류를 동일하고 반대하도록 강제로하는 설계를 사용하여이를 달성합니다.이 구성은 피드 라인의 방사선 가능성을 최소화 할뿐만 아니라 전송 된 신호의 무결성을 유지하는 데 도움이됩니다.

현재 Balun의 디자인은 기본 목표가 균형 잡힌 하중이 동일하고 반대 전류를 수신하도록하는 것이며, 이는 간섭 및 신호 분해를 줄이는 데 필요한 응용 프로그램에서 매우 효과적입니다.이 특성은 현재 Balun이 특히 안테나 시스템에 적합하게 만듭니다.

그림 7 : 전압 발룬

반면, 전압 발룬은 균형 잡힌 하중의 양쪽이 동일한 전압을 경험하도록 설계되었습니다.전압 Balun은 하중의 양쪽에 동일한 전압을 부과하여이를 수행하지만 반드시 전류가 같음을 보장하는 것은 아닙니다.불평등 한 전류는 공통 모드 전류로 이어질 수 있기 때문에 문제가 될 수 있으며, 이는 간섭 및 신호 손실 가능성으로 인해 RF 응용 프로그램에서 덜 바람직합니다.전압 발룬은 현재 발룬에 비해 이러한 문제를 예방하는 데 덜 효과적이므로 고성능 안테나 시스템에서 일반적으로 사용되지 않습니다.그러나 전압 균형이 현재 균형보다 중요한 상황에서는 여전히 응용 프로그램을 찾을 수 있지만 이러한 시나리오는 RF 응용 프로그램에서 덜 빈번합니다.

Balun은 얼마나 복용합니까?

발룬의 기본 개념

그림 8 : 균형 잡힌 피더에 불균형 및 불균형 피더와 균형

균형 잡힌 안테나 또는 피더에는 동일한 전류를 운반하지만 반대 방향으로 2 개의 와이어가 있으며, 불균형 동축 케이블에는지면이있는 하나의 와이어가 있습니다.문제를 일으키지 않고이 두 시스템을 연결하기 위해 Balun은 별도의 상태를 유지합니다.

이 분리는 Balun 내부의 주요 부분 인 변압기를 통해 이루어집니다.변압기에는 두 개의 코일 세트가 있습니다. 하나는 균형 시스템에 연결되어 있고 다른 하나는 불균형 시스템에 연결되어 있습니다.코일은 불균형 시스템의 접지가 균형 시스템에 영향을 미치지 않도록 설계되었습니다.간단히 말해, Balun은 균형 시스템이 독립적으로 작동하고 불균형 케이블로 인해 방해받지 않도록합니다.

임피던스 매칭 및 대역폭

그림 9 : 임피던스 매칭

이 다이어그램은 무선 통신 시스템에서 임피던스 매칭이 어떻게 작동하는지 보여 주어 안테나, 밴드 패스 필터 (BPF) 및 트랜시버와 같은 다른 부품들 사이에서 신호가 원활하게 움직이는지를 보여줍니다.변압기 인 Baluns는 이러한 부품들 사이의 임피던스를 조정하는 데 중요한 역할을합니다.예를 들어, 안테나에는 400 옴 임피던스가 있으며 Balun은 전송 라인과 BPF와 일치하도록 50 옴으로 변경합니다.BPF는 신호를 필터링하여 원하는 주파수 만 통과 할 수 있습니다.필터링 후, 다른 Balun은 송수신기의 200 옴 저항과 일치하도록 임피던스를 조정합니다.

Baluns는 단순히 다른 시스템을 연결하는 것 이상을 수행합니다.또한 안테나 또는 피더의 저항을 동축 케이블의 표준 50 옴과 일치시킵니다.임피던스가 올바르게 정렬되지 않으면 신호가 다시 튀어 나와 효율이 감소하고 잠재적 신호 손실이 줄어들 수 있기 때문에 일치하는 것이 중요합니다.Baluns는 최소한의 손실로 더 나은 신호 전달을 위해 저항을 조정하도록 설계되었습니다.그러나 대역폭으로 알려진 특정 범위의 주파수 내에서만 잘 작동합니다.Balun이 올바르게 작동하려면 대역폭은 안테나 또는 시스템이 사용하는 전체 범위의 주파수를 포함해야합니다.더 넓은 대역폭을 통해 Balun은 성능을 잃지 않고 다양한 주파수를 처리하여 시스템을 효율적으로 실행할 수 있습니다.

안테나 시스템에서 발룬의 실제 응용 및 고려 사항

안테나 시스템 및 Balun 사용

그림 10 : 안테나 시스템의 Balun

Balun은 일반적으로 안테나 시스템, 특히 쌍극자 안테나에서 사용됩니다.이 설정에서 발룬은 안테나가 동축 케이블에 연결되는 지점에 배치됩니다.여기서 Balun의 주요 작업은 쌍극자 안테나의 균형 잡힌 부분을 불균형 동축 케이블에 연결하는 것입니다.쌍극자 안테나는 자연스럽게 각 측면에 동일하고 반대 전류를 갖고 동축 케이블은 내부 와이어에만 전류를 운반하기 때문에이 연결이 필요합니다.Balun 은이 두 가지 다른 시스템이 함께 작동하여 문제없이 통과 할 수 있도록 도와줍니다.

발룬이 없으면 안테나를 케이블에 직접 연결하면 신호 반사, 간섭 및 효율 감소와 같은 문제가 발생할 수 있습니다.Balun은 안테나와 케이블 사이의 전기 일치를 유지하여 이러한 문제를 예방하여 신호 손실을 줄이고 안테나 시스템이 제대로 작동하도록합니다.

야외 발런을위한 장착 및 날씨 보호

그림 11 : 실외 안테나 시스템을위한 비바람에 견딜 수 있습니다

실외 안테나 시스템에서 Balun을 사용할 때는 힘든 기상 조건을 처리하기 위해 구축해야합니다.태양, 비, 열 및 감기는 발룬이 제대로 보호되지 않으면 얼마나 잘 작동하는지에 영향을 줄 수 있습니다.Balun을 잘 작동 시키려면 물이 들어가는 것을 막기 위해 올바르게 밀봉해야합니다.Balun 내부의 물은 단락 회로를 유발하거나 작동 방식을 변경하여 신호 손실을 초래하거나 안테나 시스템이 작동을 멈출 수 있습니다.

또한 Balun이 부착되는 방식에는 변형을 완화하는 기능이 포함되어야합니다.스트레인 릴리프는 발루의 연결에 대한 신체적 스트레스를 방지하기 때문에 시간이 지남에 따라 마모되어 실패로 이어질 수 있기 때문에 중요합니다.예를 들어, 강한 바람의 경우 안테나 시스템이 움직일 수 있으며 발룬에 스트레스를 줄 수 있습니다.잘 설계된 변형 릴리프는 연결을 보호하여 Balun이 단단히 부착되어 있으며 이러한 조건에서도 제대로 작동합니다.

결론

Baluns는 RF 안테나 시스템의 유용한 부분으로, 균형 잡힌 시스템과 불균형 시스템 사이에 신호가 원활하게 움직이면서 소음과 간섭을 피하십시오.변압기 Balun, Autotransformer Balun 또는 RF Choke Balun이든 각 유형에는 안테나 시스템이 더 잘 작동하는 데 도움이되는 특정 작업이 있습니다.Baluns가 어떻게 작동하고 올바른 것을 사용하는지 알면 RF 통신 시스템이보다 효율적이고 신뢰할 수 있습니다.우리가 논의한 바와 같이, Baluns는 시스템의 다른 부분과 일치하고 원치 않는 신호를 중단하며 안테나를 제대로 작동시킵니다.올바른 Balun을 선택하면 RF 신호가 강력하고 명확하게 유지되어 전반적인 성능을 향상시킬 수 있습니다.

자주 묻는 질문 [FAQ]

1. Balun은 어디에 배치해야합니까?

쌍극자와 같은 균형 잡힌 안테나가 동축 케이블과 같은 불균형 전송 라인에 연결되는 곳에 발룬을 배치해야합니다.이 지점은 신호가 부드럽게 움직이고 노이즈 나 간섭을 선택하지 않도록 가장 좋은 장소입니다.

2. 쌍극자를 위해 Balun이 필요합니까?

예, 동축 케이블과 같은 불균형 전송 라인에 연결될 때 쌍극자 안테나 용 Balun이 필요합니다.Balun은 신호가 왜곡되거나 간섭을 집어 들지 않도록하여 쌍극자가 제대로 작동하도록합니다.

3. 발룬의 가장 일반적인 유형은 무엇입니까?

Balun의 가장 일반적인 유형은 Transformer Balun입니다.RF 시스템에서 균형 잡힌 부품과 불균형 부품 간의 연결을 일치시키는 데 도움이되며 신호가 명확하게 유지되도록합니다.

4. Balun은 변압기입니까?

발룬은 변압기 일뿐 아니라 많은 Balun이 변압기처럼 작동합니다.Balun은 또한 자동 변형기 또는 RF 초크와 같은 다른 디자인을 사용하여 균형과 불균형 신호를 사용할 수 있습니다.

5. 발룬의 다른 유형은 무엇입니까?

다양한 유형의 Baluns에는 변압기 Baluns, Autotransformer Baluns 및 RF Choke Baluns가 포함됩니다.각 유형은 특정 용도로 만들어졌으며 신호의 균형을 맞추거나 균형을 맞추는 다양한 방법이 있습니다.