巴伦滤波器的工作原理及应用领域

巴伦滤波器是射频收发系统中的重要元件，在各种形式的无线通信中运用广泛，大家应该知道滤波器，就是滤除无用信号，让杂散信号有效衰减和抑制，让目标频率低损耗通过。滤波器是通信系统中最基础的也是较重要的器件，它的性能指标直接影响通信系统的灵敏度、抗干扰、发射功率等性能指标。巴伦（平衡）滤波器这里需要特别说明一下，它是一种平衡非平衡转换的器件，除了滤波器功能还具备阻抗变换的功能，巴伦也可以实现单端和差分之间的转换。平衡巴伦滤波器主要用于Wifi，Zigbee等无线射频产品，目前蓝牙滤波器按其结构组成有两种：单端型滤波器和平衡式蓝牙滤波器。

巴伦滤波器原理是按天线理论，偶极天线属平衡型天线，而同轴电缆属不平衡传输线，若将其直接连接，则同轴电缆的外皮就有高频电流流过（按同轴电缆传输原理，高频电流应在电缆内部流动，外皮是屏蔽层，是没有电流的），这样一来，就会影响天线的辐射（可以想象成电缆的屏蔽层也参与了电波的辐射） 因此，就要在天线和电缆之间加入平衡不平衡转换器，把流入电缆屏蔽层外部的电流扼制掉，也就是说把从振子流过电缆屏蔽层外皮的高频电流截断。 要达到这样的目的有很多种办法，一种是高频开路法，在电缆屏蔽层外皮四分之一波长处接一个四分之一波长的套筒（等于效四分之一波长的开路线），因四分之一波长开路线对该频率视为开路，达到截断高频电流的作用，这种办法，工作带宽窄，频率低时四分之一波长套筒就显得很长，适合大功率高频率使用。 另一种是抵消法，想办法使流入的电流大小相等方向相反而互相抵消，应用较多的用磁环三线绕的平衡不平衡转换器就属这种，这种频带较宽，使用但大功率时受磁环磁饱和的限制，适合低频率小功率使用。 再一种是变压器法，通过高频变压器实现平衡不平衡转换，原理就像推挽输出变压器一样，把双向平衡电流变换成但向不平衡电流。变压器可采用磁心或空心绕成，适用大功率使用。还有一种是抑制法，振子经过一高频扼流圈接电缆屏蔽层外皮，阻止高频电流流向电缆屏蔽层外 皮，此法比较简单，就是把电缆绕十圈左右，绕在磁环上更好，空心也没关系，一般是频率低绕多几圈，频率高小绕几圈。但抑制效果没有前述几种好，因此前面几种多用于专业应用，这种业余应用较多。 衡量BALUN 的指标：工作频率，带宽，承载功率，阻抗变换比，共模抑制比。

近年来，随着无线通信技术的快速发展，射频前端器件在无线通信系统中起着至关重要的作用，双工器、滤波器、巴伦滤波器是连接射频前端发射机与接收机必不可少的微波器件，广泛应用于蓝牙、WiFi、无线局域网等领域。巴伦滤波器作为一种平衡非平衡转换器，广泛应用于天线、混频器、移相器等器件中，作为一种三端口器件，包括一个非平衡输入端口，两个平衡输出端口，它可以将非平衡输入端口的信号分别从两个平衡输出端口输出，同时两个平衡输出端口信号的幅度相同，相位差为180°，广泛应用于差分电路中，从而可以提高系统的抗干扰能力。近年来射频器件朝着微型化、高性能的方向发展，作为无线通信产品中必不可少的无源器件，其用量也越来越大。一般的电子系统所用的有源器件与无源器件的比例为1:10，由此可见开发高性能的小型化射频无源器件具有重要的实际意义。

审核编辑：汤梓红