为何天线需要巴伦。 [复制链接]

balun是“平衡-不平衡转换”首字母的缩写，功能就是进行平衡-不平衡转换的。

何谓平衡？何谓不平衡？简单地讲，平衡就是相对称（可按此法理解这个概念），不平衡就是不对称。

其实平衡的实质是两根导线相对于地的电势是相等的（对称的），不平衡是对地的电势不相等（不对称）。对于同轴电缆的的屏蔽层是接地的，芯是不接地的，因而相对于地的电势是不对称的，对于双极天线，两臂相对于地是对称的。一般对于不平衡的情形，其形状也是不对称的，所以先从形状上看，就可初步判断是否平衡（不对称就是不平衡，对称就是平衡）。

如果直接将同轴馈线接到双极天线上(图1)，会发生什么情况呢？

图1就是我们常说的双极天线直接接馈线，没有用巴伦（注：这种形式不推荐，推荐用图2，3，4的方式，天线先接巴伦，巴伦再与电缆相接。）。

不接巴伦就会造成馈线屏蔽层的外皮产生向下的电流（即下图右的电流IC，即屏蔽层外皮的电流，注意IB是屏蔽层内皮的电流），有电流就会产生幅射，而且会造成电台带电，即使电台接地也解决不了电缆屏蔽层的幅射问题，就会产生电磁干扰。


电缆的屏蔽层是一个导体，为何又分成了内皮和外皮呢？见下图左蓝色箭头，蓝色箭头代表了电流方向，灰色是电缆屏蔽层，蓝色直线是在电缆屏蔽层导体表面流动的电流，一个导体被分为内皮和外皮两层相互绝缘的导体，是因为高频电流有趋肤效应，也就是说高频电流会沿着导体的表层走，甚至还有个概念叫“皮肤深度”来描述这个表层有多厚。那么，电缆屏蔽层就被分成了内皮和外皮两个导体，内皮和外皮之间虽然也是金属，但没有电流通过，类似于绝缘了。内皮和外皮只有在电缆的两头的才”实际上“相连接，形成了一个通路，沿着电缆屏蔽层内层上去的电流，会经过馈点处并沿着外皮流下来，加巴伦就是为了阻止外皮上的电流（巴伦对于内皮及芯线上的那对大小相等方向相反的电流没影响）。

需要清楚的一点是，在馈线里的有用的的电流（高频），只沿着芯的表层和屏蔽层的内皮流动，它们方向相反而且大小相同，称为差模电流，也就是信号电流，巴伦对这电流是没有影响的。

图1为没加巴伦时天线上的电流分布及外皮（馈线的屏蔽层的外皮）电流分布情况（馈线的芯线与屏蔽层的内皮上的电流不用考虑，芯线及内皮上的电流总是大小相同、方向相反的，幅射等效果都相互抵消了，巴伦对这个电流没有影响），红线代表了电流在导体上的幅度分布，幅度越大（即越高）代表电流越大。1和2各代表了双极天线的一臂，3代表了外皮。可以看到外皮上有电流，会产生幅射。

图2为加了巴伦，由于巴伦使沿着馈线的屏蔽层的外皮向下流的电流消失（理想情况下），从馈线出来的电流就全流到天线的两臂上，天线两臂的电流大小相同了。

感谢如此直观的科普！

图1为没有巴伦时双极天线幅射模式，天线两臂电流不对称，馈线外皮有电流，电流产生幅射，使幅射模式产生畸变。

图2为有巴伦时双极天线幅射模式，两边是对称的。图1和图2中的红线代表双极天线的两臂（从天向地看）。

巴伦使从馈线出来的电流全部流向双极天线，使通过馈线屏蔽层的外皮向下流的电流减少甚至消失，使跑冒滴漏消失。这是巴伦的主要功能。（请注意屏蔽层的内皮和外皮的概念）

那么，平行馈线接双极电线是否也需要巴伦呢？理论上不需要，但实际上由于在实际架设中，由于周围建筑物、地形等不同，会使双极天线上两臂电流有差异，因此还是有巴伦更好，而且巴伦还有一个作用：阻抗变换，平行馈线的的间距不同阻抗就不同，而双极天线的阻抗总是73欧（73欧是指在自由空间，在实际情况下，特别是由于近地架设，阻抗会接近50欧），要想使平行馈线与双极天线的阻抗匹配，就得加巴伦。

巴伦有很多种，这种电流型巴伦（即扼流型巴伦，意思就是扼止电流流经馈线的外皮，但不扼止芯线和内皮上的那对电流）是最易制作的，使电流都流向天线，就是用5.4~6.3米电缆绕9圈左右，高频驻波不好就少绕一两圈（少点长度），低频驻波不好就多绕几圈（多点长度），但圈数并不很重要，重要的是绕线圈所用馈线的长度（图1英文红线所标译文，为啥长度是更重要，个人不是很理解，总之就是馈线绕几圈后形成了个电感，扼止外皮上的电流用的）。这种扼流型巴伦效果很好，没有损耗、没有磁损磁饱和及磁环发热、线间打火等问题，用在八木上可以用大功率轰，缺点是没有静电释放回路、也没有阻抗变换功能，只能是１：１的。

学习了。感谢楼主分享

阻抗变换就是巴伦的第二大功能，这时可把巴伦理解为高频变压器，高频变压器原理上与我们常用的电源变压器基本相同的，不同的圈数比就有不同的阻抗比，几根线的接法不同可以做成1:1、1：4、1：6、1：9等阻抗变换，让人眼花缭乱的接法其实就是让圈数比不同而已（馈线侧的圈数对比天线侧的圈数），不是那么高深莫测，拿到实物后分析一下初级（馈线侧）和次级（天线侧）比率，就知道是几比几的巴伦了。看原理图时，看馈线从芯到屏蔽层走了几圈，再数天线的两极中间有几圈，算一下这个圈数比就知道是几比几了。

要把巴伦的平衡-不平衡转换功能（就是防止电流通过屏蔽屋的外皮下流）与阻抗变换功能（变压器功能）这两个功能分开看，不然会被绕进去。

上面所讲的全是电流型巴伦，也就是使双极天线上两臂的电流大小相等，还有一种巴伦叫电压型巴伦，电压型巴伦使双极天线两臂上的最大电压相等（电压相等了，天线的两臂相对称的话，电流也就相等了，通过屏蔽层外皮向下流的电流也就没有了）。据资料，电压型巴伦有受环境影响大、带宽小、易磁饱和等缺点，性能不如电流型巴伦。自已琢磨一下也可理解其原因，幅射在于电流，电压相等了并不代表电流相等，双极天线两臂电流不相等的话那么总会有电流通过馈线屏蔽层流下来使幅射图不对称及馈线带电等。还有一个重要原因是，我们常用的天线都是在电流最大点馈电的（如双极天线的中间以及1/4波长的垂直天线，所以用电流巴伦来控制电流更好点，另外，电压型巴伦易磁饱和的原因是馈线中所有电流都要与巴伦的磁环相互作用，过大易饱和，饱和易产热，而电流型巴伦，与巴伦的磁环相作用的只是需要阻止的那部分电流(外皮上的电流)，一般来说外皮上的电流并不大，因而不易磁饱和。

至于其它天线，都是双极天线的变形，例于鞭天线，它是双极天线的其中一根，加地网相当于形成“镜子”，使另一根镜像出来（或者说地网就是双极天线另一臂的变形）。八木天线上面已说了，加了几个无源振子使方向性更集中而已，而看起来高深莫测的温顿天线，其实就是双极天线的馈点不在正中间，是偏离中间馈电而已（双极天线中间阻抗最低，两头最高，偏离中间也就是选择了不同的阻抗点，合理选择馈电位置，可使一根天线用于多个频段，不然要么就要加陷波器，要么就要象雨伞骨架一样拉多根长短不同的天线了）。

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请问八木上的巴伦是如何接振子的？

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请问八木上的巴伦是如何接振子的？

'八木天线在根本上就是双极天线，只不过在双极天线的前后加了几根，起到反射和引向作用，使幅射更集中于一个方向而已。

所以八木天线的接法就是双极天线的接法。馈线只接到八木天线的幅射单元（这个幅射单元就是一根双极天线）。

就象下图这样接的，芯接振子的一臂，屏蔽层接振子的另一臂。相当于馈线直接接到了双极天线(只不过中间绕了几圈做成了个电缆空芯巴伦，顺便讲一下电缆做的空芯巴伦的原理，电缆型空芯巴伦屏蔽层的外皮形成了一个电感，阻止外皮上的电流通过，但这个电感对于芯线和屏蔽层内皮上的那对大小相同、方向相反的差模电流是没有阻止作用的，做到了只阻不要的，不阻需要的电流。)。

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