實現(xiàn)射頻變壓器有兩種基本方法：磁耦合變壓器和傳輸線變壓器。我們在上一篇文章中討論過的磁耦合變壓器使用磁通鏈將能量傳輸?shù)捷敵?。傳輸線變壓器依靠電磁波通過傳輸線傳播來將能量傳輸?shù)捷敵觥?br>　　當(dāng)今的磁耦合變壓器在相對較寬的頻率范圍（從幾 kHz 到超過 200 MHz）內(nèi)表現(xiàn)出不超過 1 dB 的損耗。傳輸線變壓器可以提供更寬的帶寬，且損耗僅為 0.02 至 0.04 dB。這使得它們成為射頻功率放大器等應(yīng)用的選擇，在這些應(yīng)用中，高帶寬、低損耗變壓器是必須的。
　　我們將首先概述傳輸線變壓器的基本概念。之后，我們將探討雙線線圈的特性，雙線線圈是傳輸線變壓器的重要組成部分。然后，我們將研究guanella 1:1 巴倫，作為如何布置雙線線圈來構(gòu)建射頻變壓器的示例。在文章的，我們將簡要回顧一下傳輸線巴倫的一些實際用途。
　　定義傳輸線變壓器
　　盡管有時被建模為集總元件，但變壓器的寄生電容實際上是分布的。圖 1 的左側(cè)部分說明了繞組間電容的分布特性。當(dāng)我們將該圖翻轉(zhuǎn)過來時（圖 1 的右側(cè)部分），它開始類似于用于模擬射頻傳輸線的無限梯形網(wǎng)絡(luò)。

　　作為分布式組件的變壓器繞組間電容模型。翻轉(zhuǎn)過來，該模型就像一個無限的梯子網(wǎng)絡(luò)。

　　圖 1.繞組間電容是分布式組件（左）。將變壓器視為傳輸線（右）。
　　為了進(jìn)行比較，圖 2 再現(xiàn)了無限階梯網(wǎng)絡(luò)模型。

　　輸電線路的無限階梯網(wǎng)絡(luò)模型。

　　圖2.輸電線路的無限階梯網(wǎng)絡(luò)模型。
　　由于繞組間電容的分布特性，我們似乎可以將變壓器視為傳輸線。這樣做會更改輸入和輸出端口定義。從這個角度來看，繞組間電容和漏感不再是非理想的。相反，它們是電路的關(guān)鍵部分。
　　在本文后面，我們將使用此結(jié)構(gòu)構(gòu)建一個基本的巴倫。然而，即使在這樣做之前，我們也可以認(rèn)識到將繞組間電容和漏感的綜合效應(yīng)建模為傳輸線的特征阻抗所帶來的優(yōu)勢，即特征阻抗不會限制電路的高頻響應(yīng)。
　　將其繞組視為傳輸線的變壓器類型被適當(dāng)?shù)胤Q為傳輸線變壓器。在深入探討之前，讓我們首先檢查一下傳輸線變壓器的常用構(gòu)建塊——雙線線圈。
　　雙線線圈
　　雙線線圈（圖 3）由兩根間隔很近的平行線組成。繞組可以使用以下任何一種來構(gòu)造：
　　一對線。
　　一對雙絞線。
　　同軸線。
　　這些電線通常纏繞在一個公共磁芯上，該磁芯可以是鐵氧體或非磁性的。傳輸線變壓器使用磁芯來增加輸入和輸出端口之間的低頻隔離，而不是作為能量傳輸?shù)慕橘|(zhì)。

　　雙線線圈。

　　圖 3.雙線線圈。
　　我們將使用圖 3 中的線圈來檢查兩種不同類型輸入的電路響應(yīng)：
　　奇模勵磁：又稱差動勵磁。兩導(dǎo)體中的電流大小相等，方向相反。
　　偶模勵磁：也稱為共模勵磁。電流大小相等且方向相同。

　　奇模激勵

　　圖 4 說明了電流為i o的奇模激勵。
　　雙線線圈的奇模勵磁。
　　圖 4.雙線線圈的奇模激勵。
　　電流 ( i o ) 施加到紅色繞組的左端（點(diǎn) 1）。從藍(lán)色繞組的左端汲取相同的電流（點(diǎn) 2）。盡管圖中未顯示，但我們可以假設(shè)線圈的另一端（點(diǎn) 3 和 4）連接到適當(dāng)?shù)呢?fù)載，使我們能夠在整個線圈中獲得奇模激勵。
　　為了確定磁芯內(nèi)部感應(yīng)磁場的方向，我們可以應(yīng)用右手定則：如果我們將右手的拇指指向電流的方向，我們的手指就會向相應(yīng)的磁場方向卷曲。 。在圖 4 中，紅色和藍(lán)色線圈（圖中分別用紅線和藍(lán)線表示）產(chǎn)生的磁場方向相反。
　　由于兩個線圈在相反方向上產(chǎn)生相等的磁場，因此理想情況下磁芯內(nèi)部不應(yīng)存在凈磁場。換句話說，對于奇模電流，線圈之間不存在磁耦合。相反，雙股線圈相當(dāng)于與導(dǎo)線長度相同的傳輸線。
　　偶模勵磁

　　對于偶模電流，情況會有所不同。兩個繞組產(chǎn)生的磁場同相且大小相等。這會產(chǎn)生強(qiáng)磁場，導(dǎo)致線圈之間產(chǎn)生強(qiáng)耦合。對于偶模勵磁，雙線線圈因此充當(dāng)大電感。

　　圖 5 顯示了偶模電流為i e的雙線線圈。這種雙線線圈的共模輸入阻抗非常高，特別是在低頻下，磁芯有望提高電感。偶數(shù)模式信號為提供能量；奇模激勵則不然。因此，在高頻下，共模信號的損耗要高得多。
　　雙線線圈的偶模勵磁。
　　雙線線圈的等效電路模型
　　圖 6 顯示了我們一直在研究的雙線線圈的等效電路。它使用兩個理想變壓器來模擬對偶模和奇模電流的響應(yīng)。

　　雙線線圈的等效電路模型。

　　圖 6.雙線線圈的等效電路模型。
　　奇模電流：
　　通過變壓器T 1。
　　沿著傳輸線傳播。
　　通過變壓器T 2在輸出處顯示為差分信號。
　　偶模電流：
　　從T 1的中心龍頭流出。
　　通過電感 ( L )。
　　作為共模信號離開變壓器T 2 。
　　如果偶模激勵的電感足夠大，我們可以假設(shè)偶模電流可以忽略不計，并且只有奇模電流可以流過雙線線圈。這一觀察對于理解某些傳輸線變壓器類型的運(yùn)行至關(guān)重要。
　　傳輸線變壓器頻率范圍的下限由其繞組的自感決定。根據(jù)經(jīng)驗，繞組在工作頻率下產(chǎn)生的電抗應(yīng)比源阻抗或負(fù)載阻抗（以較大者為準(zhǔn)）大三到五倍。
　　傳統(tǒng)變壓器和傳輸線變壓器的比較
　　傳統(tǒng)變壓器需要初級線圈和次級線圈之間的磁耦合。這就是為什么在這種類型的變壓器中，能量傳輸取決于線圈之間的互感和磁通鏈。由于傳輸線變壓器通過傳輸線作用而不是磁通鏈來傳輸能量，因此能量傳輸取決于傳輸線的特性阻抗和傳播常數(shù)。這代表了兩種變壓器類型的運(yùn)行的根本區(qū)別。
　　傳輸線變壓器和傳統(tǒng)變壓器都普遍使用磁芯，但原因不同。在傳輸線變壓器中，磁芯的目的是增加輸入和輸出端口之間的低頻隔離。與傳統(tǒng)變壓器不同，傳輸線變壓器不能在輸入和輸出之間提供任何直流隔離。
　　基于雙線線圈的傳輸線巴倫
　　現(xiàn)在我們已經(jīng)掌握了相關(guān)概念，讓我們看一個如何使用雙線線圈構(gòu)建射頻巴倫的實際示例。圖 7 中的電路可追溯到 Gustavguanella 1944 年發(fā)表的一篇論文，稱為guanella 1:1 巴倫。

　　瓜內(nèi)拉 1:1 巴倫。

　　圖 7.基本傳輸線巴倫（Guanella 1:1 巴倫）。
　　理想情況下，只有奇模電流可以流過電路的繞組。這意味著輸出端出現(xiàn)差分電流，導(dǎo)致兩個負(fù)載電阻兩端的電壓相同。請注意，總體負(fù)載電阻 ( R L ) 分為兩個R L /2 電阻，并且中心點(diǎn)接地。這會在輸出之間產(chǎn)生 180 度的相位差，這是巴倫功能所需的。
　　我們還可以使用浮動負(fù)載，而不是在其中心點(diǎn)接地負(fù)載（圖 8）。

　　帶浮動負(fù)載的 1:1 傳輸線巴倫。

　　圖 8.帶有浮動負(fù)載的傳輸線巴倫。
　　任一版本的電路都充當(dāng) 3 dB 功率分配器，輸出之間具有 180 度相位差，這就是為什么這種結(jié)構(gòu)有時被稱為“反相功率分配器”。為了避免反射，必須滿足阻抗匹配條件：
　　$$R_{S}~=~Z_{0}~=~R_{L}$$
　　其中Z 0是用于雙線線圈的傳輸線的特性阻抗。
　　射頻應(yīng)用中的巴倫
　　巴倫在推挽式功率放大器 (PA)（如圖 9 所示）的運(yùn)行中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。這種拓?fù)湫枰獌蓚€以 180 度異相運(yùn)行的晶體管；因此，施加到晶體管的信號是差分的（平衡的）。然而，信號源是單端（非平衡）的。

　　變壓器耦合推挽功率放大器。

　　圖 9.基本變壓器耦合推挽功率放大器。
　　為了在平衡和不平衡信號之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，我們使用巴倫。推挽式配置需要一個輸入巴倫來產(chǎn)生饋送到晶體管的差分信號，以及一個輸出巴倫來重新組合晶體管產(chǎn)生的信號。巴倫的帶寬需要與所實施的推挽式 PA 的帶寬相當(dāng)，甚至更寬。盡管圖 9 中的巴倫是磁耦合的，但我們在上一篇文章中討論的非理想行為使傳輸線巴倫成為更實用的選擇。
　　巴倫還用于許多其他類型的設(shè)備，包括：
　　天線。
　　倍頻器。
　　攪拌機(jī)。
　　差分 ADC 的驅(qū)動電路。
　　巴倫的哪些特性重要取決于應(yīng)用。例如，推挽式 PA 需要低損耗的巴倫，但具有良好相位平衡的巴倫對于平衡混頻器可能更重要。