5.10: Balunes

Un balun [16, 17] es una estructura que une circuitos balanceados y desequilibrados. La palabra misma (balun) es una contracción de ba lanced-to- no balanceada

Figura\(\PageIndex{1}\): Un balun: (a) como dos puertos con cuatro terminales; (b) símbolo esquemático estándar IEEE para un balun [9]; y (c) un cable coaxial (desequilibrado) que acciona una antena dipolo a través de un balun.

Figura\(\PageIndex{2}\): Balun: (a) representación esquemática como transformador que muestra puertos desequilibrados y balanceados; y (b) conectado a un amplificador desequilibrado de un solo extremo que produce una salida balanceada.

Figura\(\PageIndex{3}\): Marchand balun: (a) forma coaxial del balun Marchand; y (b) su circuito equivalente.

transformador. Las representaciones de un balun se muestran en la Figura\(\PageIndex{1}\). Una situación en la que se requiere un balun es con una antena. Muchas antenas no funcionan correctamente si parte de la antena está al mismo potencial eléctricamente que la tierra. En cambio, la antena debe aislarse eléctricamente de la tierra (es decir, balanceada). La antena normalmente sería alimentada por un cable coaxial con su conductor externo conectado a tierra, por lo que se requiere un balun entre el cable y la antena.

Un balun es un componente clave de muchos sistemas de comunicaciones de RF y microondas [18, 19]. Los balunes se utilizan en circuitos balanceados, como antenas, mezcladores de doble equilibrado, amplificadores push-pull y duplicadores de frecuencia [20]. Otra aplicación de un balun es en un sistema que utiliza RFIC, donde un balun transforma las salidas diferenciales de un RFIC en circuitos de microondas desequilibrados. El esquema de un transformador magnético utilizado como balun se muestra en la Figura\(\PageIndex{2}\) (a) con un terminal del puerto desequilibrado conectado a tierra. La Figura\(\PageIndex{1}\) (b) es el símbolo esquemático estándar para un balun y su uso con una antena dipolo se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\) (c). El segundo puerto es flotante y no está referenciado a tierra. Un ejemplo del uso de un balun se muestra en la Figura\(\PageIndex{2}\) (b), donde el amplificador se denomina amplificador de un solo extremo y su salida está desequilibrada, siendo referido a tierra. Un balun pasa de la salida desequilibrada del transistor a una salida balanceada.

5.10.1 Marchand Balun

La forma más común de balun de microondas es el balun Marchand [16, 20, 21, 22, 23]. En la Figura\(\PageIndex{3}\) (a) [24] se muestra una implementación del balun Marchand utilizando líneas de transmisión coaxiales. También se puede realizar en forma plana [16]. La\(Z_{02}\) línea actúa como un talón de serie y un talón de derivación. Así, el modelo del balun Marchand es como se muestra en la Figura\(\PageIndex{3}\) (b).

El inconveniente del balun Marchand convencional es que la frecuencia central del balun es en realidad la frecuencia resonante de la transmisión

Figura\(\PageIndex{4}\): divisor Wilkinson: (a) divisor bidireccional con Port\(\mathsf{1}\) siendo la señal combinada y Puertos\(\mathsf{2}\) y\(\mathsf{3}\) siendo las señales divididas; (b) representación menos abarrotada; (c) implementación de elementos agrupados; (d) divisor de tres vías con Port\(\mathsf{1}\) siendo la señal combinada y Puertos\(\mathsf{2,}\: \mathsf{3,}\) y\(\mathsf{4}\) siendo las señales divididas; y (e) — (h) pasos en la derivación de la impedancia de entrada.

resonadores de línea que forman el balun. Así, el tamaño total de un balun de Marchand convencional puede ser grande, con el tamaño determinado por las secciones de línea de transmisión, que son de un cuarto de longitud de onda de largo en la frecuencia central del balun. La síntesis de red puede conducir a balunes miniaturizados al desplazar la frecuencia de un cuarto de longitud de onda hacia arriba mientras se mantiene la frecuencia central del balun [23].