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バラン
(balun)

バラン、あるいはバルン (balanced-to-unbalanced) は、 平衡信号と 不平衡信号 のあいだの変換を行なうためのデバイスである。 バランは、その主目的である平衡 — 不平衡変換と併せて、 インピーダンス変換を行なうこともある。

目的とする周波数が高く、かつ必要な帯域幅が狭い場合は、スリーブ・バランなどの、 波長に関係する寸法 (例えば λ/4) の構造を持つ バランが用いられることも多い。 だが、周波数が低い、もしくは広い帯域幅が必要な場合には、 主としてコイルを用いたバランが用いられている。

バランの用途の例

不平衡の回路と平衡伝送線路との接続

平衡伝送を行ないたい時に、 平衡型のドライバ／レシーバを用いる代わりに、 不平衡のドライバ／レシーバとバランの組み合わせが用いられることもある。

高速のデジタル信号においては、 絶縁を与えながら不平衡／平衡変換を行なうために、 バルス・トランスがバランとして用いられることがある。 所望の帯域で充分に高いコモン・モード・インピーダンスを与えるように設計された コモン・モード・チョークも、 バランとしての役割を果たす。

平衡型アンテナとの接続

RF信号の伝送には、50Ω (あるいは 75Ω) の 特性インピーダンス を持つ 同軸ケーブルが用いられることが多い。 だが、多くのアンテナは平衡型であり、 またその多くは 50Ω とは異なるインピーダンスを持つ。 このようなアンテナを 不平衡で 50Ω のインピーダンスを持つケーブルや機器と直接接続すると、 平衡が損なわれ (従ってアンテナの放射特性が変化し)、 同軸ケーブル上のコモン・モード電流の発生に伴い ケーブル自身がアンテナとして振る舞い、 また不整合に伴う損失や 定在波などの問題が引き起こされる。 このため、EMC測定で用いられるような ダイポール・アンテナやその他の平衡型のアンテナは、 通常は 50Ω 不平衡回路との整合を取るためのバランを内蔵している。 ダイポール・アンテナや バイコニカル・アンテナのバランは 大抵はアンテナのエレメントを保持するホルダに内蔵されており、 しばしばこのホルダ全体がバランと呼ばれている。

ダイポール・アンテナへの同軸ケーブルでの給電

ダイポール・アンテナに同軸ケーブルで給電した場合、 中心導体からの電流 (Ic) が一方のエレメントに流し込まれる。

この時に同軸ケーブルの外部導体に流れる電流 (Io) は、 これと同じ大きさで方向が逆となる必要がある。 この電流は、左側の図のように、エレメントから吸い込むことができるだけでなく、 同軸ケーブルの外部導体の外側を流れる (Io') こともできる。

この結果、同軸ケーブルをダイポール・エレメントに直接接続した場合、 ダイポールの2つのエレメントに流れる電流が非対称となり、 また同軸ケーブルにコモン・モード電流が流れ、好ましくない影響を与えることになる。

右側の図のように、 同軸ケーブルとダイポール・エレメントのあいだにチョーク・バランを入れた場合を考えると、 バランを通る行きと戻りの電流が一致するように強いられ、 同軸ケーブルの外部導体の外側を流れる電流 (Io') が阻止され、 ダイポールの2つのエレメントに等しい電流が流れるようになる。

他のタイプのバランでも、動作原理は異なるものの、同様の効果を得られる。


by Tom Sato, 2008-07-27