如何理解矢量测量中“平衡”与“不平衡

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：