cxdxhd (由“balun”、“balanced”前三个字符“bal”和“un”这两个“不平衡”的组合而成)是三端口设备，或将匹配输入转换为差分输出使系统具有不同的阻抗，或与差动/单端信令兼容，用于手机、数据传输网络等现代通信系统。
功能
cxdxhd具有以下三个基本功能：
1 .将电流或电压从不平衡转换为平衡
2 .通过几种结构进行共模电流抑制
3 .在某些结构上进行阻抗转换(阻抗比不等于1:1 ) ) ) ) ) )。
cxdxhd有几种类型，其中有些用于阻抗转换，有些用于连接具有不同阻抗的传输线。 阻抗变换cxdxhd实现阻抗匹配、直流隔离、平衡端口和单端端口匹配。 共模扼流线圈可以除去共模信号，所以在某种意义上也是cxdxhd。 cxdxhd用于推挽放大器、宽带天线、平衡混频器、平衡倍频器和调制器、移相器以及需要两条线路传输幅度相等、相位相差180度的电路设计。
用途
cxdxhd的最常见的用途是将不平衡信号连接于长距离传输用的平衡传输线路。 与使用同轴电缆的单端信令相比，使用平衡传输路径的差分信令具有较少的噪声和串扰影响，可以低电压使用，成本效益高。 因此，cxdxhd可以用作本地视频、音频和数字信号与长距离传输路径之间的接口。 cxdxhd的用途如下。
无线电和基带视频
雷达、发射器和卫星
电话网络、无线网络调制解调器/路由器
原理
cxdxhd的理想s参数如下。
S12=S13=s21=s31
S11=-
cxdxhd的两个输出宽度相等，相位相反。
-在频域中，这意味着两个输出之间有180的相位偏移。
-在时域中，表示一个平衡输出的电压为另一个平衡输出的负值。
另外，两条线路中的一条导体必须明确接地。
例如，平衡线路由电位幅度相等、相位相反的导体构成。 由于微带线和同轴电缆采用了不同尺寸的导体，因此可以说是不平衡线路。 cxdxhd的设计目的是解决这种不平衡线路引起的问题。 ——cxdxhd可转换在反相传输电流的平衡/差动(传输线路和地下传输反馈电流的不平衡/单端)传输线路之间。
在同轴电缆内部，内导体和屏蔽层内侧的电流产生的电场仅限于两者之间的空间，因此这两个电流的振幅相等，相位相反。 与此同时，由于趋肤效应在屏蔽层的外侧产生另一电流，在该电流较大的情况下，可以将作为供电线的所述同轴电缆作为天线，向外部辐射强度与电流大小成正比的电磁场。 同轴电缆具有对称的物理结构，且内部两导体上电路宽度相等，相位相反，其内部结构本身产生的辐射极小。 但是，由于某些原因，两个导体内的电流平衡被破坏，“宽度相等，相位相反”的状态被破坏。 在这种情况下，该供电线内部也会产生与屏蔽层外侧的电流同样大的电磁辐射。 这种失衡现象会导致方向图扭曲、干扰及损失。
为了具体的APP应用而确定cxdxhd的种类时，主要的规格参数如下。
频率复盖范围
相位平衡度
宽度平衡
共模抑制比
阻抗比/匝数比
插入损耗和回波损耗
端口分离度的平衡
直流/对地隔离度
群延迟平坦度
cxdxhd的性能指标
cxdxhd被分成多种类型，并且用于微波射频设计的cxdxhd类型取决于所需的带宽、工作频率和其设计的物理结构。 许多cxdxhd内部通常包含两根相互绞合并缠绕在磁性或非磁性芯体上的绝缘铜线。
确定特定APP应用的cxdxhd类型的主要规范参数是/strong
频率复盖范围
相位平衡度
宽度平衡
共模抑制比
阻抗比/匝数比
插入损耗和回波损耗
端口分离度的平衡
直流/对地隔离度
群延迟平坦度
相位平衡度
cxdxhd的一个重要标准是平衡，即两个平衡输出(一个为反相180输出，另一个为非反相输出)与“功率电平相等，相位相差180”的理想状态之间的接近度。 将两个输出间相位角度差和180的偏移程度称为cxdxhd的相位不平衡度。
宽度平衡
这个指标由cxdxhd的结构和线路适应度决定，通常以dB为单位。 振幅平衡是指输出功率的大小一致，两输出功率的大小之差称为振幅不平衡度，单位为dB。 一般来说，振幅平衡度每上升0.1dB，或者相位平衡度每上升1，共模抑制比CMRR就会上升0.1dB。
共模抑制比(CMRR )
当具有相同相位的两个相同信号被注入到cxdxhd的平衡端口时，发送和接收的两个不同结果可发生。 CMRR是指该信号是从平衡端口传输的
至不平衡端口的过程中所发生的衰减量，单位为dB。CMRR由此两信号的矢量相加结果决定，而该矢量相加结果进一步取决于cxdxhd的幅度平衡度和相位平衡度。阻抗比/匝数比
不平衡阻抗与平衡阻抗之比通常以1:n表示。差分阻抗为平衡信号线路之间的阻抗，而且为信号线路对地阻抗的两倍。匝数比为磁通耦合cxdxhd变压器的一项参数，其表示该变压器初级绕组匝数与次级绕组匝数的比值。匝数比的平方等于阻抗比，比如当匝数比为1:2时，阻抗比为1:4。通过磁通耦合变压器，可设计出高阻抗比的cxdxhd。
插入损耗及回波损耗
差分插入损耗越低，共模回波损耗越高，则表示通过cxdxhd的插入信号功率越大，动态范围越宽，信号失真度越小。在无隔离的理想cxdxhd中，共模信号可以0dB的回波损耗完全反射，而差分信号则以-∞的回波损耗完整通过。
平衡端口隔离度
平衡端口隔离度是指从一个平衡端口至另一平衡端口的插入损耗，单位为dB。由于大部分cxdxhd将偶模反射而出，而非以电阻性负载对其进行适当端接，因此其平衡端口隔离度并不高。一种例外情形为180°混合电路，该电路将偶模输出至可以电阻方式端接的端口。
基本类型的cxdxhd
微波射频设计中使用的cxdxhd类型取决于所需的带宽，工作频率以及该设计的物理结构。差分功率分配用途中可使用的cxdxhd类型为变压器cxdxhd、电容和/或磁耦合传输线cxdxhd、混合耦合器cxdxhd，而且此类cxdxhd还可用于功分器及逆变器联用的情形中。cxdxhd的用途广泛，下至单端信号和差分信号之间的转换，上至模式噪声和信号的消除。对于cxdxhd而言，最重要的特性为其功率平衡度和相位平衡度。
磁通耦合变压器cxdxhd为最常见的一类cxdxhd，其基本上由磁芯及缠绕于磁芯上的两条不同导线构成，其中，通过将初级绕组的一侧接地，在初级侧产生不平衡条件，并在次级侧产生平衡条件。次级侧匝数与初级侧匝数之比可任意设置，从而产生任何所需的阻抗比。磁通耦合cxdxhd变压器次级侧产生的交流电压n倍于初级侧的电压，且电流相应地为初级侧电流的1/n，从而如上所述，产生n2倍的输出阻抗，其中，n为次级侧匝数与初级侧匝数之比。
上述绕线式磁通耦合变压器的次级绕组中通常设有接地的中心抽头，这一设计可改善输出平衡性。
举例而言，磁通耦合变压器最适合的工作频率为1GHz以下，当在更高频率下工作时，常发生耦合损耗。在微波频率下，变压器内的磁性材料的损耗角正切较高，因此导致较大的信号损耗。因此，通常由缠绕于磁芯上的双路传输线构成的电容性耦合传输线cxdxhd，如瓜内拉(Guanella)cxdxhd通过低频磁耦合与高频电容性耦合解决高频下的上述问题。
微波应用中经常使用的一种cxdxhd为马相(Marchand)cxdxhd。《各类螺旋cxdxhd》这一视频对交缠、对称及Marchand螺旋cxdxhd的概况以及GaAs MMIC平面螺旋cxdxhd的设计和模拟结果进行了介绍。
经典变压器cxdxhd
经典变压器也称隔离变压器，其内具有两个缠绕于变压器芯上的独立线圈绕组，该芯既可以为空(空气芯)，也可由陶瓷等磁性中性材料、磁导体或软铁构成。其中，初级绕组接收输入信号，而次级绕组输出转换后的信号。在理想的变压器中，无论如何变化，电压与电流的比值永远与绕组匝数比的平方成正比，而且功率(单位为大方的斑马)永远保持不变。
优点：由于输入绕组和输出绕组之间电气隔离，因此该cxdxhd可用于连接地平电压存在接地回路问题或电气不兼容问题的电路。
自耦变压器cxdxhd(电压cxdxhd)
自耦变压器cxdxhd具有一个线圈，或具有两个或两个以上的线圈，这些线圈的电接线也缠绕于铁氧体棒芯或环芯上。当仅有一个绕组时，该绕组两端之间必须设置至少一个额外的电气接头或分接点。在该cxdxhd中，通过一对电连线输入的输入电流起到初级线圈的作用，并用于芯体的磁化。
优点：与其他变压器类型的cxdxhd不同，自耦变压器cxdxhd所有末端均可将直流电流接地。
传输线变压器cxdxhd(扼流圈cxdxhd)
此类型cxdxhd有时也称电流cxdxhd，其可保证两个输出端的输出电流相等，但输出电压不一定相等。同轴电缆内部的电流大小相等且相位相反，因此其所产生的磁场强度相等且方向相反，而且在大部分情况下可相互抵消。当将变压器cxdxhd与传输线变压器cxdxhd组合时，可实现极宽的工作带宽。人们常将Guanella传输线变压器和cxdxhd组合用作阻抗匹配变压器。
优点：扼流圈cxdxhd可防止额外电流通过电感阻抗沿传输线回流。
延迟线cxdxhd
延迟线cxdxhd连有其上不设任何变压器件且具有特定长度的传输线，通常用于较窄的频率范围，其中，所连的传输线长度为该传输线介质内目标频率的四分之一波长的倍数。此类cxdxhd例如用于同轴连接向平衡天线的转接。
优点：产生180°的相位偏移且提供平衡输入。
自谐振cxdxhd
在物理材料制成的变压器中，初级绕组和次级绕组之间以及各绕组内的线匝之间存在少量的电容，这些电容形成了人们所不希望的自电容或寄生电容。当cxdxhd内的自感和自电容的电抗大小相等且性质相反时，将发生谐振。当在等于或高于谐振频率的频率下工作时，任何设计类型的cxdxhd均表现不佳。cxdxhd设计时一项考量为尽可能使得其谐振频率远高于工作频率。随着频率升高，寄生电容的阻抗逐渐减小，直至在自谐振频率(SRF)下与理想电感的阻抗相等。
因此，上述电感的作用如同以自谐振频率为临界值的电感器一样，一旦超出该值，阻抗便即急剧上升。而且，该电感器可作为对自谐振频率附近的信号进行衰减的扼流圈。
打开APP阅读更多精彩内容
点击阅读全文