乌伦(Unun,为“Unbalanced to Unbalanced”之缩写),全名为不平衡-不平衡转换器,其主要目的是提供阻抗变换,它通常与端馈天线(EFHW)一起使用,特别是半波长端馈天线,同时也可以与同样不平衡的垂直接地天线一起使用。
乌伦实际上是射频变压器的一种形式,用于连接两个具有不同的阻抗电平信号的系统,这两个电平信号通过一条不平衡的线路上传输。
同轴电缆是一种常见的不平衡形式的馈线,即它有一个屏蔽层和一个中心线缆,并且屏蔽层通常接地。相比之下,平衡馈线有两条线路,其中两条线路都没有接地。两条线路携带相等并相反的信号,因此施加在其上的干扰信号在处理后不产生信号电平。
此外,天线可以是平衡的或非平衡的。偶极天线是平衡天线的理想示例,因为馈电点的两个部分都没有接地。相反,有许多天线,如端馈线或垂直接地天线,其中天线使用接地作为天线的一部分参考平面镜像,这就需要一种不平衡形式的馈线,如同轴电缆。如果需要在天线的馈电点进行阻抗变换,则可以使用乌伦完成。
通常,四分之一波长垂直天线的馈电阻抗约为 20Ω。如果要使用 50Ω的 同轴馈线电缆直接馈电,则此值太低。为了克服这个问题,自耦变压器通常包含在基座组件中。这实际上是一个将垂直天线的 20Ω 与同轴馈线的 50Ω 相匹配的乌伦。
用于匹配四分之一波或类似垂直天线的乌伦通常包含在商业制造的垂直天线的底座中,因此它们通常不被视为单独的商业项目被制造出售。然而,随着端馈天线的使用越来越普及,在过去几年中,这种天线通常被直接连接到发射机,通过天线调谐器(ATU)进行连接。
为了使天线获得最佳性能并使射频系统远离干扰源,最好的方法是将端馈天线安装在远离居住区域的空旷处,然后使用同轴电缆连接到天线。由于端馈天线的馈电阻抗特性,特别是日益流行的二分之一波长端馈天线阻抗特性,需要在其馈电点将馈线与天线相匹配的方法,可以使用乌伦来匹配该种天馈系统。
实践中,常常能听到使用1:49和1:64的乌伦来连接端馈天线,那么1:49和1:64是指什么呢?这是指乌伦的阻抗变换比。乌伦背后的理论与任何其他类型的变压器基本相同。而只是由于使用高频电流而不是用于电源线变换或音频等,因此需要更仔细地考虑任何成形器的损耗、绕组电容等与高频电路相关因素。
与任何变压器一样,阻抗变换等于匝数比的平方。Zin:Zout=Nin2:Nout2
因此,对于输出电路匝数是输入匝数两倍的乌伦,阻抗将变换两倍的平方也就是四倍。
乌伦通常使用自耦变压器缠绕。绕组也经常缠绕在一起,因此有两个、三个、四个绕组在一起。这意味着,当两个绕组在一起时,阻抗变换比将为22,即1:4乌伦与200Ω同轴电缆匹配到 50Ω阻抗。
有些乌伦会有三个绕组,因此阻抗变换比为23,或 1:9与 50Ω同轴馈线一起使用时匹配450Ω。1:9 乌伦通常用于端馈半波天线。这些末端馈电天线的阻抗可能高于450Ω,从而匹配50Ω同轴电缆。因此,一些乌伦具有更高的匝数比,从而提供更高的阻抗。因此,一些乌伦的阻抗变换比为49:1甚至64:1。请注意,前者的阻抗比始终是匝数比的平方:4、9、16、25、36、49等等。
无论使用何种非平衡天线,都建议在发射机处使用天线调谐单元。因为线路上可能存在相对较高的驻波比,尽管这不一定导致小信号损失,但主要的原因是保护发射机免受可能的高驻波比的影响。如果发射机确实受到高驻波比的影响,那么电压和电流峰值可能会损坏发射机功率放大器。如果功率放大器具有保护电路,那么可能会导致发射机减小输出功率。
随着端馈天线如今成为多波段高频天线的理想选择,以及匹配垂直四分之一波长等天线的需求,不对称变压器现在被广泛用于这些以及许多其他应用中。