平衡的概念

在射频测试中，矢量信号分析类的仪器应用广泛，例如，矢量信号分析仪中的 I/Q 信号和矢量网络分析仪中的 S 参数。

 

在矢量测试中，经常需要测量信号的不平衡性，会遇到相关的几个名词：Balance（平衡），Unbalance（不平衡 / 非平衡）和 Imbalance（不平衡性）。

 

Balance 和 Unbalance，是物理结构的平衡与不平衡，是传输线和端口的结构方式，Balance 端口是双端 1 正 1 负相位相差 180°，也称作差分；Unbalance 端口是单端，信号和地。

 

所谓巴伦（Balance-unbalance，BALUN）是英文“平衡－不平衡变换器”缩写的音译。

 

Imbalance 是电特性，是信号及其传输过程的矢量不平衡性，包含幅度和相位的不平衡性。

 

不平衡性的评估方法

在平衡（差分）器件的矢量网络分析 S 参数测量过程中，Imbalance 评估通常包含以下内容：

· 正负端的幅度模值一致性；

· 正负端的相位相对 180°的偏离程度。


在矢量 I/Q 信号测量过程中，Imbalance 评估通常包含以下内容：

· I/Q 的幅度模值（增益）一致性；

· I/Q 的相位相对 90°的偏离程度(正交一致性)。


不平衡性的算法

在平衡（差分）器件的矢量网络分析 S 参数测量过程中，Imbalance 算法：

 

 

IMB_ji = -S21/S31;

IMB_ij = -S12/S13

 


IMB_ji = -(S21-S23)/(S41-S43)

 

在矢量 I/Q 信号测量过程中，Imbalance 评估算法：

 

 

增益不平衡性：

 

 

相位（正交）不平衡性：

 

 

I/Q 不平衡性：