Was ist Balun?
Balun ist eine Abkürzung für Balanced-to-Unbalanced und ein zusammengesetztes Wort. Es handelt sich also um ein Gerät, das abwechselnd symmetrische Signale (Balance) und unsymmetrische Signale (Unbalance) umwandelt.
Neben der Signalumwandlung kann gleichzeitig auch eine Impedanzumwandlung mit Hilfe eines Transformators durchgeführt werden. Sie wird für Antennenanschlusspunkte und für Anpassungsschaltungen auf MMIC-Halbleiterchips, wie z. B. Differenzverstärker für hohe Frequenzen, verwendet.
Anwendungen von Baluns
In allgemeinen Anwendungen werden Baluns häufig in Fernseh- und Radiokommunikationssystemen eingesetzt, wo Hochfrequenzsignale vom Ausgang zur Antenne umgesetzt werden, oft mit einer charakteristischen Impedanzumsetzung von 1:1 oder 1:4. Ersterer wird z. B. für die Umsetzung zwischen 75 Ω und letzterer für die Umsetzung von 50 Ω auf 200 Ω verwendet.
Baluns sind hauptsächlich als kleine oberflächenmontierbare Bauteile auf LTCC-Substraten (Low Temperature Sintered Ceramic) oder als gewickelte Bauteile mit Ringkernen erhältlich.
Funktionsweise von Baluns
Baluns sind Geräte, die wie oben beschrieben abwechselnd symmetrische und unsymmetrische Signale umwandeln. Symmetrische (differentielle) Signale haben eine Phasenverschiebung von 180° auf der positiven (Plus) und negativen (Minus) Seite. Die sich abwechselnden Signalpaare sind symmetrisch und heben sich gegenseitig auf. Mit anderen Worten kann man sagen, dass diese Schaltung in der Lage ist, Gleichtaktstörungen zu unterdrücken. Im Gegensatz dazu bedeutet ein unsymmetrisches Signal eine Ausbreitungsart, bei der z. B. eine Seite GND ist und die Rücksignale deutlich getrennt sind.
Es gibt zwei Arten von Baluns: Spannungsbaluns und Strombaluns.
Bei einem Spannungsbalun wird der GND-Anschluss des unsymmetrischen Signals mit dem Mittelpunkt der Spule auf der Seite des symmetrischen Signalanschlusses verbunden, wodurch das Spulenpaar eine Spannung in entgegengesetzter Richtung erzeugt, was eine symmetrische Spannung ergibt.
Bei einem Balun wird eine Induktivität in Reihe geschaltet, z. B. zwischen der Antenne und dem Koaxialkabel. Von der Signalquelle des unsymmetrischen Stromkreises fließt ein Hinstrom auf der Seite des Mittelleiters und ein Rückstrom fließt zur gegenüberliegenden Spule, um diesem Strom entgegenzuwirken. Im Falle eines Baluns ist das Schaltsymbol dasselbe wie bei einer Gleichtakt-Drosselspule.