발룬
Balun |
| 시리즈의 일부(on) |
| 안테나 |
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balun / æbʌlˈn/ ("균형에서 불균형으로" 원래는 "균형 단위"에서 현재는 "균형 단위"로) 균형 및 불균형 라인이 두 라인의 임피던스 배열을 방해하지 않고 인터페이스 할 수 있도록 하는 전기 장치입니다.발룬은 다양한 형태를 취할 수 있으며 임피던스를 변환할 필요가 없는 장치도 포함할 수 있습니다.때때로 변압기 발룬의 경우 자기 커플링을 사용하지만 그럴 필요는 없습니다.공통 모드 초크는 또한 발룬(balun)으로 사용되며 공통 모드 신호를 거부하는 대신 제거함으로써 작동합니다.
발룬 종류
고전적 변압기형
고전적인 변압기에서는 변압기 코어 주위에 전기적으로 분리된 두 개의 와이어 코일 권선이 있습니다.다른 유형의 발룬에 비해 변압기 유형의 장점은 입력과 출력을 위한 전기적으로 분리된 권선이 접지 레벨 전압이 접지 루프의 영향을 받거나 그렇지 않으면 전기적으로 호환되지 않는 회로를 연결할 수 있다는 것입니다. 이러한 이유로 종종 절연 변압기라고 불립니다.
이 유형을 전압 발룬(voltage balun)이라고 부르기도 합니다.1차 권선은 입력 신호를 수신하고, 2차 권선은 변환된 신호를 출력합니다.이들이 감겨있는 코어는 텅 빈(공기심) 또는 이와 동등하게 자기적으로 중성인 물질일 수도 있고, 현대 고주파(HF) 발룬의 페라이트와 같은 좋은 자기전도체 또는 전신 초기와 같은 연철일 수도 있습니다.
1차 코일의 전기 신호는 변압기 코어의 자기장으로 변환됩니다.1차측을 통과하는 전류가 역전되면 확립된 자기장을 붕괴시킵니다.그러면 붕괴하는 자기장이 2차 권선에 전기장을 유도합니다.
각 권선의 루프 비율과 코일 자기 커플링의 효율에 따라 전류에 대한 전위(전압)와 출력의 총 전력의 비율이 결정됩니다.이상적인 변압기의 경우 전압과 전류의 비율이 권선 비율의 제곱에 정확하게 비례하여 변경되지만 전력(와트 단위)은 동일하게 유지됩니다.실제 변압기에서는 변압기의 금속 코어 가열, 권선 도체의 AC 및 DC 저항에 일부 에너지가 손실되고 두 코일 사이의 불완전한 자기 결합으로 인해 외부 환경에 손실됩니다.
자동변압기형
이상적인 발룬은 두 개의 와이어(1차 및 2차)와 코어로 구성됩니다. 1차 와이어의 전류는 코어에 자기장을 발생시키고, 이는 다시 2차 와이어에 전기장을 유도합니다.자동변압기 발룬은 하나의 코일만 있거나, 전기적 연결이 있는 두 개 이상의 코일로 구성되어 있으며, 코어에 감겨 있습니다.일반 변압기에서 1차 권선과 2차 권선을 교차시켜 자동변압기를 만들 수도 있습니다.자동 변압기 권선으로 만든 발룬은 출력 전압이 균형을 이루지만 반드시 균형이 잡힌 전류는 아니기 때문에 전압 발룬이라고도 합니다.
모든 자동 변압기에서 단일 권선에는 권선의 두 끝 사이에 탭 또는 탭 포인트라고 하는 하나 이상의 추가 전기적 연결이 있어야 합니다.한 쌍의 연결부를 통해 발룬으로 보내진 전류는 1차 코일인 것처럼 작용하여 코어 전체를 자화시킵니다.코일의 입력 부분의 전류가 변화하면 유도된 자기장이 붕괴되고 코어의 자기장이 붕괴되면서 코일 전체에 전류가 유도됩니다.입력 연결부와 다른 코일 부분의 전기 연결부는 출력이 탭되는 코일 길이에 따라 전압이 높거나 낮습니다.
변압기형 발룬과 달리 자동변압기 발룬은 모든 단자에서 직류 전류를 접지하는 경로를 제공합니다.실외 안테나는 정전기 전하가 쉽게 축적되기 때문에 자동 변압기 발룬을 통해 정전기가 접지로 배출되는 경로는 뚜렷한 장점이 될 수 있습니다.
송전선변압기형
전송 선로 또는 초크 발룬은 단순한 형태의 전송 선로 변압기로 간주될 수 있습니다.이 유형은 출력 양쪽에서 동일한 전류를 보장하지만 반드시 동일한 전압은 보장하지 않기 때문에 전류 발룬이라고도 합니다.불균형에서 불균형 또는 불균형으로 이어지기 때문에 이러한 것들을 보통 unun이라고 합니다.발룬은 불균형 또는 발룬과 균형이 맞지 않습니다.
트랜스포머 타입(자기 커플링)과 전송 라인 타입(전자-자기 커플링)을 결합하면 좀 더 미묘한 타입이 발생합니다.대부분의 경우 라디오에서 안테나로 신호를 전달할 때 권선에 동일한 종류의 전송선 와이어가 사용되지만, 이러한 발룬은 어떤 종류의 와이어를 사용해도 만들 수 있습니다.결과적인 장치는 매우 넓은 대역의 [3]작동을 갖습니다.전송 선로 변압기는 일반적으로 작은 페라이트 코어를 토로이드 링 또는 두 개의 구멍, 쌍안경 모양으로 사용합니다.
일반적으로, 과넬라(Guanella) 전송 선로 변압기(Guanella 1944)는 발룬(balun)과 결합되어 임피던스 매칭 변압기의 역할을 합니다.이러한 유형의 변압기는 균형을 유지하는 것을 제쳐두고, 두 개의 150 Ω 케이블로 병렬로 분할된 75 Ω 전송 라인으로 구성되며, 이 라인은 300 Ω 동안 직렬로 결합됩니다.발룬의 페라이트 코어 주위에 특정 배선으로 구현됩니다.
자기공명
발룬은 자기 소자(발룬의 각 권선은 인덕터)로 설계되어 있지만 실제 재료로 제작된 모든 변압기는 1차 권선과 2차 권선 사이는 물론 단일 권선의 개별 루프 사이에서도 작은 정전용량을 가지고 있어 원하지 않는 자체 정전용량을 형성합니다.
전기용량과 인덕턴스의 전기적 연결은 발룬에서 자기 인덕턴스와 자기 정전용량의 전기적 리액턴스가 크기는 같지만 부호는 반대인 주파수로 이어집니다. 즉, 공진입니다.모든 설계의 발룬은 자체 공진 주파수 이상에서 작동하지 않으며 발룬에 대한 설계 고려 사항 중 일부는 공진 주파수를 작동 주파수보다 가능한 한 크게 높이는 것을 목적으로 합니다.
발룬 대안
발룬 대신 RF 초크를 사용할 수 있습니다.균형 잡힌 안테나의 공급점 근처에서 동축 케이블을 사용하여 코일을 만들면 동축 케이블의 외부 표면에 흐르는 RF 전류를 감쇠시킬 수 있습니다.이 방법 중 하나는 케이블을 페라이트 토로이드에 통과시키는 것입니다.최종 결과는 1:1 전류 발룬(또는 Guanella 유형 발룬)과 정확히 동일합니다.(빨대 2005, 25-26)
적용들
발룬의 기능은 일반적으로 시스템 간의 호환성을 달성하는 것이며, 따라서 현대 통신, 특히 휴대폰과 데이터 전송 네트워크를 가능하게 하기 위한 주파수 변환 믹서를 실현하는 데 광범위하게 적용됩니다.또한 동축 케이블(BNC 커넥터, 1.0/2.3 커넥터, 1.6/5.6 커넥터, 타입 43 커넥터)에서 UTP CAT-5 케이블 또는 IDC 커넥터로 E1 반송파 신호를 전송하는 데도 사용됩니다.
라디오와 텔레비전
텔레비전, 아마추어 라디오, 그리고 다른 안테나 설치와 연결에서, 발룬은 급전선과 [4]안테나의 임피던스와 대칭 사이에서 변환합니다.
예를 들어, 300-Ω 트윈 리드 또는 450-Ω 래더 라인(균형)을 75-Ω 동축 케이블(균형이 맞지 않음)로 변환하거나 균형이 맞지 않은 안테나를 불균형 동축 케이블에 직접 연결하는 것입니다.급전선 방사를 방지하기 위해, 발룬은 통상적으로 동축 케이블이 안테나로서 작용하고 전력을 방사하는 것을 방지하기 위해 안테나 급전점에 부착된 공통 모드 초크(common mode choke)의 형태로 사용됩니다.이것은 일반적으로 균형 안테나(예를 들어, 다이폴)에 동축이 공급될 때 필요합니다; 발룬이 없으면, 동축의 실드가 다이폴의 한쪽 면과 커플링되어, 공통 모드 전류를 유도하고, 안테나의 일부가 되어 의도치 않게 [5]방사될 수 있습니다.
동축 케이블을 사용하여 균형 잡힌 안테나의 임피던스 또는 방사 패턴을 측정할 때, 케이블과 안테나 피드 사이에 발룬을 배치하는 것이 중요합니다.그렇지 않은 경우 케이블에 흐를 수 있는 불균형 전류는 측정된 안테나 임피던스를 공급 케이블의 구성에 민감하게 만들고 작은 안테나의 방사 패턴이 케이블의 방사에 의해 왜곡될 수 있습니다.
발룬은 레이더, 송신기, 위성, 모든 전화 네트워크에 존재하며 가정에서 사용되는 대부분의 무선 네트워크 모뎀/라우터에 존재합니다.트랜스임피던스 증폭기와 결합하여 저전압 성분으로 고전압 증폭기를 구성할 수 있습니다.
비디오
베이스밴드 비디오는 최대 수 메가헤르츠의 주파수를 사용합니다.동축 케이블을 사용하는 대신 비디오 신호를 트위스트 페어 케이블에 연결하는 데 발룬을 사용할 수 있습니다.현재 많은 보안 카메라에 UTP(Unshielded Twisted Pair) 출력과 내부 발룬을 통한 동축 출력이 불균형합니다.비디오 레코더 쪽에서도 발룬을 사용하여 균형 100 Ω에서 불균형 75 Ω으로 다시 변환합니다.이 유형의 발룬에는 두 개의 나사 단자가 있는 BNC 커넥터가 있습니다.VGA/DVI 발룬은 CAT-5/CAT-6 케이블을 장시간에 걸쳐 VGA/DVI 소스(노트북, DVD 등)를 VGA/DVI 디스플레이 장치에 연결하는 데 사용되는 전자 회로가 있는 발룬입니다.130m(400ft)를 넘는 주행은 감쇠 및 각 신호의 도달 시간 변화로 인해 품질이 저하될 수 있습니다.스큐 컨트롤 및 특수 로우 스큐 또는 스큐 프리 케이블은 130m(400ft)[citation needed] 이상 주행 시 사용됩니다.
오디오
오디오 응용 분야에서 발룬은 다양한 용도로 사용됩니다. 즉, 높은 임피던스의 불균형 라인과 낮은 임피던스의 균형 라인 사이에서 변환할 수 있습니다.또 다른 응용 분야는 장치의 분리(접지 루프 방지)입니다.
오디오 시스템에서 발룬의 세 번째 적용은 균형 잡힌 주전원을 장비에 제공하는 것입니다.균형 잡힌 주전원의 간섭 특성을 공통 모드로 거부하여 벽 플러그에서 발생하는 광범위한 소음을 제거합니다. 예를 들어 에어컨/퍼니스/냉장고 모터의 주전원 간섭, 형광 조명 및 조광기 스위치에서 발생하는 스위칭 소음, 개인용 컴퓨터의 디지털 소음,안테나 역할을 하는 전력선/수신기에 의해 수신되는 무선 주파수 신호.이 소음은 전원 공급 장치를 통해 오디오/비디오 시스템에 침투하여 [6]전체 시스템의 소음 바닥을 높입니다.
연결을 제외하고 이미지에 있는 세 개의 장치는 전기적으로 동일하지만 가장 왼쪽에 있는 두 개의 장치만 발룬으로 사용할 수 있습니다.왼쪽의 장치는 일반적으로 기타와 같은 고임피던스 소스를 균형잡힌 마이크 입력에 연결하여 수동 DI 장치로 사용됩니다.중앙에 있는 것은 마이크와 같은 저임피던스 균형 소스를 기타 앰프에 연결하기 위한 것입니다.오른쪽에 있는 발룬은 임피던스 매칭만 제공하므로 발룬이 아닙니다.
기타 어플리케이션
참고 항목
참고문헌
인용문
일반참고문헌
- Guanella, G. "무선 주파수 회로에서 임피던스 매칭의 새로운 방법"브라운 보베리 리뷰, 1944년 9월: 329–329.
- 세빅, 제리 (W2FMI).전송 선로 트랜스포머, 미국 무선 중계 연맹, 1990, ISBN0-87259-296-0.
- 세빅, 제리 (W2FMI).발룬과 언룬의 구축과 사용: 실험자를 위한 실용적 설계1994.
- 라디오 커뮤니케이션 핸드북, 제5판 (Radio Society of Great Britain, 1976) 12.41, 13.5
- 빨대, R. 딘.ARL 안테나 북.20회. (뉴잉턴, CT: American Radio Relay League, 2005) ISBN 0-87259-904-3.
