Балун из коаксиального кабеля: Выбираем антенный балун (Balun) | RUQRZ.COM

Содержание

Выбираем антенный балун (Balun) | RUQRZ.COM


В антенной технике широко применяют элементы, которые в радиолюбительской среде принято называть «балун» (BALUN — от английского «balanced-to-unbalanced transformer»). Они позволяют запитывать антенны с балансным (симметричным) входом коаксиальной линией. Известны два типа таких элементов, которые часто называют «BALUN по напряжению» (voltage BALUN) и «токовый BALUN» (current BALUN).

Распространено мнение, что использование балунов позволяет исключить токи по внешней оплётке коаксиального кабеля. Появление этих токов порождает так называемый «антенно-фидерный эффект». В статье BALUN по напряжению против токового BALUN — победитель только один» (Ian White. Voltage baluns versus current baluns — there’s only one winner. — RadCom, 2009, December, p. 41, 42) есть интересный сравнительный анализ этих двух типов элементов.

Дипольная антенна с симметричным входом и симметричным питанием

На рис. 1 приведена идеальная картинка того, как выглядит дипольная антенна с симметричным входом и симметричным питанием. Цветные линии условно показывают распределение электрического поля вблизи такой антенны. Обратите внимание, фидерная линия идёт вниз строго перпендикулярно полотну антенны, но и в этом случае она попадает в зону действия поля
антенны.

Иными словами, требования симметрии распространяются не только на саму антенну, но и окружающие её предметы. Более реальную ситуацию иллюстрирует рис. 2, где поле идеальной антенны искажено влиянием строений, мачт и иных металлических предметов, а также несимметричным расположением фидерной линии. Заметим, что наклонное полотно антенны (sloper) также искажает идеальную картину распределения поля, поскольку разные его участки находятся на разном удалении от земли.

Асимметрия поля приводит к появлению напряжений и токов в проводниках, окружающих антенну. Она приводит к искажению её диаграммы направленности, что радиолюбитель вряд ли заметит, но результирующая асимметрия в точке питания антенны обуславливает появление в фидерной линии синфазных ВЧ токов. А это порождает множество проблем, которые радиолюбитель уже заметит. Таких, например, как искажение сигнала из-за подвозбуждения передатчика, помехи бытовой радиоэлектронной аппаратуры при передаче и высокий уровень импульсных помех при приёме. В большей или меньшей степени эти проблемы имеют решение. И это решение лежит в подавлении синфазных ВЧ токов в фидерной линии.

Если такие токи присутствуют, фидерная линия начинает излучать при передаче (т.е. становится частью антенны). Так, эти токи проникают в помещение радиостанции, наводятся на всех металлических проводниках, начиная от сетевой проводки, телефонных линий и тому подобное. Более того, все домашние проводки сегодня в значительной степени «заражены» импульсными помехами и соответствующие им токи «в обратном направлении» проникают уже на вход приёмника Синфазные токи в фидерной линии в основном возникают в точке, где фидерная линия соединяется с антенной. И в значительной степени их может устранить «

токовый BALUN«.

Точка питания антенны коаксиальной фидерной линией

На рис. 3 показан узел в точке питания антенны по коаксиальной фидерной линии. Высокочастотные токи в самой линии хорошо экранируются из-за скин-эффекта — проблемы возникают на её конце. Токи I1 (по центральному проводнику

) и I2 (по внутренней поверхности оплётки) — обычные токи в коаксиальной линии. Они равны по величине и противоположны по направлению, т. е. I1=-I2. Токи 14 и 15 — токи соответственно в левой и правой половинах диполя, причём I4=I1, поскольку это токи в одном проводнике. Точка X — точка соединения внутренней и внешней сторон оплётки коаксиального кабеля с правой половиной диполя. В этой точке I5=I2-I3, где I3 — ток по внешней стороне оплётки коаксиального кабеля. Из этого следует, что токи 14 и 15 не равны и различаются как раз на величину тока 13. Другими словами, если по какой-то причине токи в половинах диполя не равны (это может быть по разным причинам), ток, составляющий их разницу, потечёт по внешней стороне оплётки, т. е. проблемы всегда начинаются в том месте, где фидер подключается к антенне.

В идеальном случае симметрии ток I3 отсутствует, но только в этом случае При малейших следах асимметрии появляется синфазный ток по оплетке кабеля. Более того, подробный анализ показывает, что он практически всегда возникает, даже если и используется «

BALUN по напряжению«.

Вариантов исполнения BALUN такого типа существует несколько. Один из них с коэффициентом трансформации по сопротивлению 1:1 приведен на рис. 4.

Балун с коэффициентом трансформации по сопротивлению 1:1

Трансформатор содержит три одинаковые обмотки. При подаче на его вход напряжения U на обмотках II и III, к которым подключены нагрузки (половинки диполя), возникает напряжение U/2 — получается симметричный относительно общего провода («земли») выход. Всё хорошо, но только до того момента, пока сопротивления этих нагрузок равны.

Если антенна не идеально симметричная, нагрузки у обмоток II и III трансформатора будут разные. А этот вариант BALUN по физике своей работы будет стремиться уровнять на них напряжения. Это, в свою очередь, неизбежно приведёт к разным токам в нагрузке (т. е. разным 14 и 15 на рис. 3) и, следовательно, к появлению тока в «земляном» проводнике (внешней стороны оплётки коаксиального кабеля). Иными словами, такой BALUN при несимметричной нагрузке будет стимулировать появление синфазного тока, вместо того чтобы его подавлять. Это, конечно, несколько упрощенное представление, но и строгий анализ в этом случае даёт подобный результат.

Передача высокочастотной энергии через устройство со связью через магнитный поток накладывает свои ограничения (в частности, на выбор материала для магнитопровода). Более того, подобные устройства не любят несогласованных нагрузок. Но главное, что они могут вовсе не улучшить ситуацию с синфазными токами на оплётке кабеля. Эту задачу лучше решает «токовый BALUN». Он к тому же может улучшить и симметрию в точке питания антенны.

Один из вариантов такого BALUN показан на рис. 5.

Токовый балун

Балун представляет собой обмотку на тороидальном магнитопроводе из феррита, выполненную из коаксиального кабеля фидера. Такая обмотка не влияет на токи, протекающие внутри коаксиального кабеля, но она эффективно отсекает токи по внешней стороне его оплётки. Это, по существу, дроссель, поэтому в отечественных источниках его часто так и называют. Этот дроссель не может, конечно, устранить все проблемы, связанные с антенным эффектом фидера, но заметно уменьшает вероятность их появления.

Более того, существенно уменьшая синфазную составляющую тока по внешней стороне оплетки, он тем самым выравнивает токи в половинках антенны в точке ее питания, т. е. в какой-то мере восстанавливая симметрию антенны. Иными словами, подключённый в точке питания антенны он действительно выполняет функцию не только просто дросселя, но ещё и функцию BALUN.

Не следует забывать, что такой элемент целесообразно устанавливать и в том месте, где фидер входит на радиостанцию. Никакого симметрирования он в этом случае давать не будет — он работает чисто как дроссель. Дело в том, что прямые наводки с полотна антенны на фидер также могут приводить к появлению токов на его внешней стороне оплётки, которые, естественно, могут вызывать нежелательные эффекты.

Что еще почитать по теме:

Применять или не применять Balun — R3RTambov

Некоторые аспекты проблемы “балуна”. Почему мрак таинственности окружает “балуны”. В этой статье приведены исчерпывающие данные на эту тему, чтобы расставить все точки над “i”. Применять “балун” или не применять? Вот в чём вопрос и животрепещущая тема в любительском радио. 

1. Введение

Поскольку некоторые определённые закономерности соединения коаксиальной фидерной линии с симметричной антенной до сего времени не соблюдаются, то до сих пор и сохраняется недопонимание относительно функции “балуна”. Многие промышленные “балуны” являются по сути дела трансформаторами импеданса и определяют тенденцию нашего лёгкого отношения к ним, не более, чем к согласователям, хотя первой основной функцией их является обеспечение правильных путей протекания токов в несимметричной и, связанной с ней, симметричной сбалансированной конфигурации.

Чтобы помочь развеять заблуждения, в этой главе рассказывается о некоторых нежелательных явлениях, которые проявляются, когда не используется “балун” и некоторые, — при его использовании. Во многих случаях, эти явления оказывают влияние на конечное измерение импеданса антенны и КСВ.

В этой главе также описывается простой и недорогой способ нагрузки внешней поверхности фидерной коаксиальной линии ферритовыми изделиями, которые образуют хорошо сбалансированный широкополосный дроссельный “балун”. Поскольку эта конструкция исключает применение согласующего трансформатора, как такового (с присущими ему ошибками в трансформации импеданса), достигаемая точность измерения импеданса антенны и КСВ значительно повышается. Дополнительно, с этим дроссельным “балуном” могут применяться другие согласующие устройства, поскольку вносимая им расстройка незначительна..

2. Точность трансформации

Используя прецизионный мостовой измеритель импеданса General Radio 1606-A и измерительный приёмник Boonton 250-A, я промерил “балуны” трансформаторного типа, которые подтвердили, что, будучи нагруженными активными резистивными нагрузками в 50 Ом, эти трансформаторные “балуны” с коэффициентом трансформации 1:1 и 1:4 не обеспечивают точного согласования между их входными и выходными выводами. Это — следствие потерь, реактивных (ёмкостных) утечек и неоптимальной связи. Мои открытия подтвердились в последней работе Джона Нейгла, K4KJ.

Тем более, коэффициент трансформации импеданса таких “балунов” изменится ещё в больших пределах, если используется с антенной с неактивным входным сопротивлением, когда она используется в стороне от её резонансной частоты. Это изменение трансформации, связанное с применением “балунов” трансформаторного типа обычно не создаёт серьёзных проблем в эксплуатации. Тем не менее, снятая зависимость КСВ от частоты с трансформаторным и дроссельным (не дающим ошибок в трансформации импеданса) “балунами” сильно разнятся.

Так при использовании прецизионного моста для измерения импеданса (R + jX), полученные данные будут ошибочными и с “балуном” трансформаторного типа и совсем без “балуна”.

3. Изменяется ли КСВ в зависимости от длины фидерной линии?

Мы знаем, что входной импеданс фидерной линии зависит от её длины, когда нагрузка (антенна) не согласована с этой линией.

Порой изменением длины фидерной линии удаётся получить лучшее согласование с передатчиком (фидерная линия в качестве трансформатора сопротивления). Теоретически, КСВ не должен меняться с изменением длины фидерной линии, за исключением кажущегося улучшения КСВ, связанного с увеличением затухания при увеличении её длины..Почему же КСВ, всё-таки, порой меняется? Если КСВ с изменением длины фидерной линии меняется значительно, то это означает, что и импеданс нагрузки на конце линии тоже меняется. Импеданс нагрузки зависит от длины линии? Да. Если Вы питаете симметричную нагрузку несимметричной линией без “балуна”, то с изменением её длины меняется и импеданс нагрузки и, конечно, КСВ! Чтобы объяснить это часто встречающееся явление, мы должны исследовать то, как же протекают токи в антенной системе.

Чтобы понять функцию “балуна”, важно ознакомиться с путями прохождения тока в точках питания диполя. Эти пути показаны на Fig. 23-1.

Из-за своей симметричности в точках подключения фидера, диполь имеет одинаковые по амплитуде, но противоположные по знаку напряжения, этим самым не давая протекающим приложенным токам выходить на внешнюю поверхность фидерной линии.

К сожалению, в коаксиальной фидерной линии, вместо двух, имеется три пути прохождения тока. Как же могут быть три пути всего в двух проводниках ?! На радиочастотах скин-эффект изолирует токи, текущие по внешней и внутренней стороне экранирующей оболочки кабеля друг от друга. Этот эффект, немыслимый на постоянном токе и на низких частотах переменного, предотвращает взаимодействие токов, текущих по внутренней и внешней стороне экранирующей оплётки кабеля.

Как показано на Fig. 21-1 ток I1 протекает по центральному проводнику коаксиальной фидерной линии, а ток I2 — только по внутренней стороне её оплётки. Если ток течёт только слева направо, как показано на Fig. 21-1, то I1 истекает из полудиполя 1 вниз по центральному проводнику и возвращается в генератор. Ток I2 противоположной фазы и направления протекает вверх по внутренней поверхности экранирующей оболочки фидерной линии до точки соединения с полудиполем 2. В этом месте ток I2 разделяется на две ветви I3 и I4. Ток I3 течёт обратно по внешней поверхности оплётки, а I4, равный I2 минус I3 течёт вправо, — в полудиполь 2.

Значение тока I3 зависит от импеданса относительно “земли”, обеспечиваемого внешней поверхностью коаксиальной оплётки. Если действующая длина пути к РЧ “земле” есть число нечётное, помноженное на четверть длины волны, то импеданс относительно “земли” будет высоким и током I3 можно пренебречь. В этом случае, I1 и I4, примерно, равны. С другой стороны, если путь токов к РЧ “земле” кратен полуволне, импеданс относительно “земли” будет низким и ток I3 будет значительным. Это влияет на симметрию токов в полудиполях и приводит к излучению фидерной линией. Во многих случаях, этот путь к РЧ “земле” включает в себя сетевой шнур трансивера, домашнюю электропроводку и заканчивается “нулевым” проводом электрической сети! Итак, амплитуда тока I3 изменяется с изменением длины фидерной линии из-за изменений импеданса между полудиполем 2 и “землёй”. Помните, что токи в питающей линии I1 и I2 не могут создавать её излучения и не только потому, что имеют одинаковый уровень и противоположные фазы, но и потому, что их поля экранируются экранной оболочкой коаксиального кабеля. Тем не менее, ток I3, действительно, приводит к излучению и внешняя поверхность оплётки кабеля становится полудиполем 3, который соединён в параллель с полудиполем 2.

Чтобы выделить это эквивалентное соединение излучателей, я упростил схему, как показано на Fig. 21-2.

Коль скоро токи I1 и I2 не взаимодействуют с другими токами, мы можем гипотетически подключить РЧ генератор непосредственно к входным зажимам антенны (диполя). Поскольку необходимость в кабеле для подвода энергии от генератора к антенне отпала, то внешняя поверхность оплётки кабеля может быть заменена проводником, включенным между полудиполем 2 и РЧ “землёй”. Мы не изменили схему электрически, поскольку ток I3 также течёт к “земле”, но, теперь, по отдельному проводнику.

Мы знаем, что, в зависимости от высоты подвеса, импеданс диполя при резонансе обычно составляет от 50 до 75 Ом и чисто активен. На частотах выше резонансной сопротивление значительно возрастает: появляется последовательная индуктивная составляющая, на частотах ниже резонансной появляется ёмкостная составляющая. Импедансом каждого полудиполя является половина импеданса диполя в целом. Поскольку дальний конец полудиполя 3 заземлён, поведение его импеданса соответствует таковому у короткозамкнутой линии передачи с точкой замыкания в месте заземления. Поэтому, когда длина полудиполя 3 равна нечётному числу четвертей длины волны, его импеданс имеет максимум как в параллельном колебательном контуре со значением 2000…3000 Ом. Это высокое сопротивление, включенное в параллель к полудиполю 2, практически, не влияет на общий импеданс диполя. Если же действующая электрическая длина полудиполя 3 отличается от четверти длины волны (также: нечётных длин, кратных четверти длины волны), то при изменении его физической длины или частоты генератора входное сопротивление полудиполя 3 падает и появляется реактивность, включенная последовательно с активным сопротивлением. Эта реактивность носит индуктивный характер, когда длина уменьшается и ёмкостный характер,- когда длина полудиполя увеличивается. Если длина полудиполя 3 кратна полуволне, сопротивление будет минимальным, как в последовательном резонансном контуре (но не нулевым из-за излучения полудиполем 3 и потерь в “земле”).

Итак, когда длина полудиполя 3 существенно отличается от нечётного количества четвертей длин волн,общие активные и реактивные компоненты параллельно соединённых полудиполей 2 и 3 отличаются от таковых полудиполя 1. Соответственно и импеданс полудиполя будет другим, отличным от такового, в случае отсутствия полудиполя 3.

Возвращаясь к Fig. 21-1, мы теперь можем видеть, что без “балуна“ изменение длины питающей линии также изменяет и длину антенны (изменяется длина полудиполя 3), которая, в свою очередь, влияет на импеданс на входе фидерной линии. Поэтому и КСВ, измеренный на входе фидерной линии, изменяется с изменением длины линии, когда отсутствует, исключающий ток I3, “балун”. Это явление объясняет недоумение на лице радиолюбителя, который не использует “балун” и наивно полагает, что может подстроить свой диполь подбором длины фидера, чтобы сохранить отличный КСВ.

Очевидно, что при связи несимметричной питающей линии с симметричной нагрузкой, какой и является диполь, первейшей функцией “балуна” является блокировка внешнего пути тока между внутренней и внешней поверхностями экранирующей оплётки коаксиального кабеля. В схеме с “балуном” ток I2 в конце не разделяется, чтобы сформировать и ток I3, а полностью течёт только в полудиполь 2. Итак, когда ток I3 равен нулю, то I4 = I1 и токи текущие в полудиполях равны, а, значит сбалансированы, симметричны.

После представления вышеизложенного, позвольте сделать ударение на том, что “балун” в точке питания антенны не защитит оплётку кабеля от протекания тока по её внешней стороне, если коаксиальный кабель ассиметрично связан с антенной. Хотя я отношу вышеизложенную концепцию к Joe Reisert’у, W1JR, касательно его статьи. Он не коснулся источника внешнего тока. Следовательно, его Fig. 2 и, посвящённый проблеме параграф не проливают свет на функциональное назначение “балуна”. В противовес его комментарию к Fig. 2, когда антенные токи в фидерной линии вызваны несимметричной связью с антенной, “балун” не устраняет эти токи, но будет только менять их фазу и амплитуду.

4. Эффект от неприменения “балуна”

Теперь становится очевидным, что получение точных результатов измерений импеданса дипольных антенн является делом сложным. Когда используется “балун” трансформаторного типа, невозможно избежать ошибок из-за тока I3, передаточные ошибки маскируют действительные значения импеданса, поскольку полудиполь 3 шунтирует вторую половину дипольной антенны, поэтому нет практического пути определения импеданса полудиполя 3, действительный импеданс антенны и КСВ, не могут быть вычислены из данных измерения.

Снова обратимся к Fig. 21-1, помним о том, что для любой физической длины питающей линии, электрическая длина образующей поверхности, несущей I3 не одна и та же как для внутренних проводников несущих токи I1 и I2. Это зависит от диэлектрических постоянных и коэффициента укорочения, которые различны для внутреннего и внешнего диэлектриков кабеля. Например, коэффициент укорочения для полиэтилена и тефлона (фторопласта) — основного внутреннего диэлектрика большинства кабелей составляют 0,659 и 0,695, соответственно, для вспененного полиэтилена — 0,75…0,81, в зависимости от количества воздуха во вспененном материале. Если внешняя поверхность коаксиального кабеля открыта, то коэффициент укорочения для внешней поверхности экранирующей оплётки, несущей I3, приближается к 0,95. Обычно тонкое внешнее покрытие из поливинилхлорида (иногда тефлона (фторопласта)) изменяет коэффициент укорочения до значений чуть меньше 0,95. С практической точки зрения ток I3 не является “страшным” при эксплуатации простых диполей диапазонов 160…40 метров. Дополнительно I3 не создаёт помех телевидению, даже если, фидерная линия расположена много ближе к ТВ-антенне, чем передающая антенна. Тем не менее, излучение от внешнего тока фидера может явиться причиной сильного искажения диаграммы направленности антенн: Яги, “квадратов”.

Несмотря на то, что применено гамма-согласование или другой тип несимметричного входного согласующего устройства, все направленные антенны с симметричными входами требуют применения “балуна” для достижения ими оптимальных характеристик при питании коаксиальным кабелем. Например, если “балун” не применяется, питающая линия и мачта становятся отдельной ненаправленной вертикальной антенной. Мачта излучает с нежелательной вертикальной поляризацией, которая “заполняет” “нулевой провал” в заднем лепестке диаграммы направленности направленной антенны, ухудшая, таким образом, отношение излучения вперёд-назад. Мачта излучает вместе с фидерной линией, потому что токи, текущие по внешней поверхности оплётки кабеля возбуждают её посредством паразитной индуктивной и ёмкостной связи между фидерной линией и мачтой.

5. Дроссельный “балун”

Несмотря на то, что многие “балуны” представляют собой ту или иную форму согласующего трансформатора, альтернативой к ним является РЧ дроссель, включенный во внешний проводник коаксиальной фидерной линии. Этим достигается высокий импеданс для тока I3, без влияния на токи внутри линии. Достоинством этого метода является отсутствие ограничений на минимум КСВ и подводимую мощность. Дополнительно, здесь нет ошибок трансформации импеданса, которыми “страдают” “балуны” трансформаторного типа (которые ухудшают КСВ и кривые импеданса), потому что “дроссельный” “балун” не имеет согласующего трансформатора, — фидерная линия прямо подключена к зажимам антенны. Простым “дроссельным” “балуном” является катушка из нескольких витков кабеля фидерной линии в месте подключения к антенне.

В частотном диапазоне 14…30 МГц необходимо намотать несколько витков диаметром 6…8 дюймов (15…20 см), чтобы почти полностью устранить ток I3 и исключить излучение фидерной линии. К сожалению, эту форму дросселя (с воздушной намоткой) нельзя осуществить практически на частотах ниже 14 МГц, так как, для получения достаточной индуктивности для подавления тока I3 придётся потратить очень много кабеля (что приведёт ещё и к дополнительному затуханию полезного сигнала).

Следует уделить внимание размещению “дроссельного” “балуна” у антенн, смонтированных на мачтах: дроссельная катушка должна быть размещена непосредственно на зажимах активного элемента. Если катушка будет размещена на некотором расстоянии, то это приведёт к связи части фидера (между антенными зажимами и катушкой) с мачтой или бумом, которые, в свою очередь, будут связаны с одним из плечей активного вибратора. Это приводит к рассимметрированию, сводя на нет эффект от применения “балуна”: разбалансируют токи в активном вибраторе, перекашивают диаграмму направленности и приводят к излучению мачтой.

Частотный диапазон “дроссельного” “балуна” может быть расширен до менее, чем 2,0 МГц путём применения кольцевого сердечника с высокой проницаемостью вместо воздушной намотки. При большой проницаемости сердечника индуктивность дросселя резко возрастает, тем самым оставляя высокое реактивное сопротивление, необходимое для минимизации тока I3 на низких частотах. Очень важно, что при больших мощностях в “дроссельном” “ балуне” не наступает насыщения сердечника, что является серьёзной проблемой в “балунах” “трансформаторного” типа, поскольку возбуждение сердечника очень мало: только током I3, а не большим током, которым питается антенна. По моему совету Reisert выполнил у себя “дроссельный” “балун” с тороидальный ферритовым сердечником Q1 (с проницаемостью 125…400), намотав 9 витков коаксиального кабеля RG-141 для диапазона 14…30 МГц. Несмотря на то, что его (другой) 12 витковый “балун” хорошо работал на 14 МГц и выше, однако его работа на частоте 4 МГц уже оставляет желать лучшего. Проблема заключалась в направлении расположения обмотки. Трудно пропустить значительное число витков коаксиального кабеля через кольцо, которое ненамного увеличивает общую индуктивность, чтобы блокировать прохождение тока I3.

6. W2DU “балун” с ферритовыми кольцами (трубками)

Я получил потрясающие результаты, изготовив “дроссельный” “балун” путём нанизывания ферритовых колец (“трубок”) с ещё большей проницаемостью на коаксиальный кабель питающей линии.

Для читателя: кто хочет изготовить этот простой коаксиальный “балун” сообщаю, что можно применять широкий набор доступных ферритовых трубчатых изделий различных размеров и РЧ характеристик. Они резко увеличивают реактивное сопротивление проводника (добавление активного сопротивления к реактивному в этой схеме повышает широкополосность “балуна”, не повышая в нём потерь). В общем, импеданс внешней поверхности оплётки кабеля возрастает, практически, пропорционально с числом ферритовых колец (трубок) поверх неё. Комбинация из 50-омного кабеля с тефлоновым (фторопластовым) диэлектриком RG-303 (или RG-141 с удалённым внешним покрытием) с ферритовыми кольцами, имеющими внутренний диаметр 0,197 дюйма и длину 0,190 дюйма даёт превосходный малогабаритный широкополосный “балун”. Не влияя на на оба внутренних проводника коаксиального кабеля, ферритовые изделия создают высокий импеданс на внешней поверхности оплётки коаксиального кабеля. Эта конфигурация эффективно изолирует внешний выходной контакт фидерной линии от таковых — на её входе.

Я сделал опытную конструкцию “балуна”, использовав 300 колец No.73 (с проницаемостью 2500…4000), надев их на кусок коаксиального кабеля RG-303. Импеданс внешнего проводника кабеля составил 4500 + j3800 Ом на 4 МГц; 15,6 + j13,1 Ом составило использование всего одного кольца. Для практических конструкций “балунов”, работающих в диапазоне частот 1,8…30 МГц (менее 12 дюймов в длину, включая соединитель) используйте 50 колец No. 73 (Amidon no. Fb-73-2401 или Certified Communications no. 73 — W2DU). От 30 до 250 МГц используйте 25 колец no. 43 (с проницаемостью 950…3000, Amidon no. FB-43-2401 или Certified Communications no. 43 – W2DU). Кольца no. 64 (с проницаемостью 250…375) рекомендуется использовать выше 200 МГц, но я ещё с ними не экспериментировал. Длина коаксиального кабеля должна быть лишь достаточной для размещения колец сердечника и заделки концов в соединителях.

На Fig. 21-3 показаны измеренные значения сопротивления R, реактивного сопротивления X и импеданса Z от частоты на внешней поверхности оплётки в “дроссельном” “балуне” для обоих типов (25 и 50) колец.

С таким “балуном” ток I3 может не учитываться: он ничтожно мал в указанном частотном диапазоне. При полной разрешённой мощности и использовании данного “балуна” никаких проблем не возникает, поскольку кабель выдерживает в режиме CW — 3,5 кВт на 50 МГц, 9 кВт на 10 МГц. Любой подходящий соединитель, который подойдёт для соединения с нагрузкой, выходом фидерной линии может быть использован, а выводами к симметричной нагрузке могут служить “хвостики” из центральной жилы и оплётки кабеля “балуна”. Способ соединения “балуна” с антенной остаётся на Ваше усмотрение.

Чтобы подчеркнуть простоту применения данного “балуна” с УКВ антенной и преимущество по сравнению с капризным узкополосным четвертьволновым “балуном”, — просто оденьте на последние несколько дюймов кабеля перед подключением к антенне несколько ферритовых колец. И всё!

7. Анализ токовых “балунов” и “балунов” напряжения

Roy Lewallen, W7EL разработал эффективный анализ и провёл проверку на симметрию в различных схемных решениях, как с использованием “балуна” “дроссельного” типа, так и “трансформаторного” “балуна”. Его анализ показывает, что “дроссельные” “балуны” являются токовыми, а 4 : 1 с бифилярной и 1 : 1 с трифилярной намоткой “трансформаторные” являются “балунами” напряжения. Все “балуны”, с которыми мне приходилось встречаться, исключая “балун” W2DU с ферритовыми кольцами (трубками), который является токовым, все “балуны” 1 : 1, доступные на коммерческом рынке, имеющие трансформатор с трифилярной намоткой, являются, по сути дела, “балунами напряжения”. Lewallen установил аналитически, что токовые “балуны” обеспечивают равные токи в обеих половинках диполя, независимо от импеданса другой половины.

С другой стороны “балуны” напряжения обеспечивают лишь равные напряжения на обеих половинах диполя и, таким образом, не обеспечивают равных токов в каждом полудиполе, если импедансы двух половин не равны. Его опыты показывают, что токовые “балуны” дроссельного типа обеспечивают лучший баланс токов в диполе и наименьшее протекание тока в линии передачи. Труд Lewallen’а действительно открывает глаза на разработку и использование “балунов”. Исследования проведённые Dr. John (Jack) Belrose, VE2CV, со всей очевидностью подтверждают выводы Lewallen’ а, которые я описываю в разделе 10. В дополнение к работе Lewallen’ а, Sabin также провёл детальный анализ, касающийся действий электрического и магнитного полей при работе с 1 : 1 токовым “балуном” вместе с экспериментальной наглядностью, которая подтверждает правильность его выводов.

8. Проверка симметричности выходных токов в токовом “балуне”

Как было отмечено выше, “балун” с ферритовыми кольцами является токовым. Я использовал простой способ проверки этого факта, что данный “балун” — токовый и который также определяет степень баланса токов между симметричными выходными выводами. Как показано на Fig. 21-4a, “балун” смонтирован на алюминиевой пластине размером в один квадратный фут (примерно 30 х 30 см) с заземлённой на пластине экранной оболочкой.

Присоедините отдельный резистор между каждым коаксиальным выходным выводом и пластиной. На Fig. 21-4b показана электрическая эквивалентная схема опытного устройства. Подав РЧ напряжение на несимметричные выводы, измерьте напряжение, появляющееся на каждом резисторе, с помощью РЧ вольтметра. (Я использовал Hewlett – Packard 410B). Если оба резистора имеют одинаковые значения сопротивления, то на резисторах появятся одинаковые напряжения, показывающие, что через резисторы текут одинаковые токи, значит, выход симметричен. Несмотря на то, что одинаковые токи, протекающие в одинаковых сопротивлениях, указывают на то, что мы имеем дело с симметричным, относительно напряжения, выходом, это ещё не означает, что мы имеем дело с токовым “балуном”. Но мы можем подтвердить, что имеем дело с токовым “балуном”, если покажем, что равные токи текут в нагрузочных резисторах, если их сопротивления не равны.

Действительно, это — тот случай, при котором в этом “балуне” напряжения, появляющиеся на неодинаковых сопротивлениях нагрузочных резисторов, прямо пропорциональны их значениям, а токи в них — равны. Например, скажем, сопротивления нагрузочных резисторов 50 и 100 Ом, а входное напряжение установлено таким образом, что на резисторе в 50 Ом выделилось напряжение в 1 В, тогда на 100-омном резисторе будет 2 В. По закону Ома подтверждается, что в цепях нагрузочных резисторов текут одинаковые токи, несмотря на их разные импедансы. Ферритовые кольца делают своё дело, изолируя друг от друга выходные и входные цепи внешнего проводника коаксиальной линии, внесением высокого импеданса между ними, которое согласует симметричный выход с несимметричным входом. Если у Вас есть на этот счёт сомнения, имейте ввиду: если кольца не вносят последовательное высокое сопротивление во внешнюю поверхность оплётки коаксиального кабеля, то нагрузочный резистор R1 на Fig. 21-4 будет замкнут накоротко низким сопротивлением внешнего проводника и низким сопротивлением цепи “земли”, так и напряжение, выделяющееся на резисторе R1, будет равно нулю.

9. “Балуны” с антенными тюнерами

Для получения симметричного выхода для подключения открытой или лестничной линии питания, обычно, разработчиками антенных тюнеров принято ставить “балуны” на выходе тюнера. Во всех тюнерах, с которыми я знаком, использовались “балуны” трансформаторного типа, 4:1 “балуны” напряжения намотаны на ферритовых сердечниках, обычно, тороидальных. К сожалению выходная цепь не является идеальным местом для установки “балуна”. Почему? Я, вкратце, объясню. И, далее, “балун” напряжения сильно проигрывает токовому “балуну” в получении симметричных токов в фидерной линии. В разделе 21. 10 объясняется, что если Вы используете симметричный фидер, идеальным местом для расположения “балуна” является вход антенного тюнера, а “балун” следует применять токовый “дроссельного” типа, например, “балун” W2BU.

Давайте сначала исследуем некоторые проблемы, возникающие, когда Вы используете “балун” трансформаторного типа, выполненный на ферритовом кольце и установленный на выходе антенного тюнера. Когда “балун” трансформаторного типа выполнен на ферритовом кольце, то этот сердечник должен быть рассчитан на полный магнитный поток, вызываемый током нагрузки. Высокий конечная плотность магнитного потока может вызвать насыщение сердечника. Когда сердечник насыщается, форма РЧ сигнала на выходе сильно искажается, появляются новые нежелательные гармонические сигналы. Бестрансформаторный “дроссельный” “балун”, выполненный как катушка из коаксиального кабеля или из куска кабеля с нанизанными на его ферритовыми кольцами, не имеет сердечников, а, значит, нечему и насыщаться.. И дополнительно, внешние кольца не предназначены для магнитного потока, развиваемого током нагрузки. Кольца рассчитаны только на магнитный поток, развиваемый лишь слабым током, текущим через высокое сопротивление, которое обеспечивают ферритовые кольца на внешней поверхности внешнего проводника коаксиального кабеля (его оплётки), а поэтому такой “балун” и не генерирует гармоники.

Другой проблемой, возникающей при применении “балунов” напряжения трансформаторного типа является распределённая ёмкость между витками его обмотки, которая влияет на баланс токов в цепях симметричного выхода, питающего симметричную фидерную линию. Входной импеданс симметричной фидерной линии может изменяться от низкого до очень высокого и, обычно, имеет реактивную составляющую. Чем выше входной импеданс антенны и чем выше рабочая частота, тем больше эффект разбаланса, вносимый распределённой паразитной междувитковой ёмкостью. С другой стороны выходной разбаланс токов при применении “балуна” с нанизанными ферритовыми кольцами ничтожно мал и может не учитываться. Другой нежелательной чертой “балуна” 4 : 1, выполненного на ферритовом кольце и расположенного на выходе антенного тюнера, может быть возможность его повреждения, которое может случиться при перегрузке “балуна” при работе с полной выходной мощностью в линию с высоким КСВ, который выражается в высоком входном импедансе, содержащем большую реактивность. Далее, нежелаемой характерной чертой 4 : 1 “балуна” являются большие вносимые потери. Типичный уровень потерь, при применении этого типа “балуна”, находится в пределах 0, 5 дБ на частоте 2 МГц и повышается до 2 дБ на частоте 30 МГц. Для сравнения, потери в “балуне” W2DU составляют 0,1…0,2 дБ по всему диапазону применяемых частот, потому что единственной потерей является затухание в куске коаксиальной линии длиной 10,5 дюйма.

10. Расположение “балуна” на входе антенного тюнера

По крайней мере три автора опубликовали статьи, которые отстаивают расположение “балуна” на входе антенного тюнера, нежели на его выходе по той же причине, которая упомянута мной выше. В конце концов, это было сделано для того, чтобы в будущем тюнеры стали строить должным образом. Эти авторы: John Belrose, VE2CV, Albert Roehm, W2OBJ и Richard Measures, AG6K. Belrose (в 1981 году) показал симметричную Т-образную схему согласования, питаемую через 4 : 1 “балун” напряжения (смотрите следующие параграфы). Measures использует симметричную L- образную схему согласования, питаемую через 1 : 1 дроссель, или токовый “балун”, состоящий из свёрнутой в катушку части коаксиальной линии. Чтобы покрыть диапазон от 1,8 МГц до 30 МГц, его “балун” содержит 20 футов коаксиального кабеля, намотанного на трубу из изоляционного материала диаметром 5 дюймов, что довольно громоздко. Громоздкость “балуна” можно уменьшить, применив конфигурацию W2DU — кусок коаксиального кабеля длиной 10,5 дюймов с нанизанными на него ферритовыми кольцами, т.е., точно то, что и делал Roehm в своём представлении. Всё-таки, установка Roehm’ Ом и Measures’ Ом “балуна” на входе антенного тюнера дала прекрасные результаты.

Позвольте мне добавить несколько слов о работе John (Jack) Belrose, VE2CV. Jack является техническим консультантом (советником) ARRL и хорошо известен в радиолюбительских кругах своими экспериментами в области антенной техники. Он некоторое время занимал пост директора лаборатории радиосвязи Департамента Коммуникаций правительства Канады. Jack проводил эксперименты в плане новых подходов к расширению полосы пропускания дипольных антенн и опубликовал результаты своей работы в QST [ 134 ]. Его антенна ассиметрична в отношении к импедансу, рассматриваемому относительно каждого провода симметричной фидерной линии. В конце концов, он открыл, что токи в каждом проводе фидерной линии сильно разбалансировались при использовании 4 : 1 “балуна” напряжения при питании симметричного антенного тюнера. Затем он заменил этот “балун” “балуном” W2DU, изготовленным в заводских условиях и повторил измерения. К его величайшему удивлению, с “балуном” W2DU, токи в фидерной линии были почти идеально симметричны. Фидерная линия у Jack’ а представляла собой две параллельных коаксиальных линии, внешние проводники которых были соединены вместе и заземлены на тюнере, а центральные проводники использовались как симметричная питающая линия (т.е. имела место быть экранированная симметричная питающая линия).

Измерения Jack’ а выявили также, что когда он использовал “балун” напряжения, ток на внешних проводниках был большим и изменялся в широких пределах в диапазоне 2…30 МГц, также сигнализируя о плохой симметрии. Напротив, с токовым “балуном” W2DU, ток на внешних проводниках был очень маленьким и практически неизменным во всём диапазоне частот, отмечая хорошую симметрию. Эти результаты измерений Jack’ а являются для меня впечатляющими, поскольку являются и подтверждением моих собственных выводов, сделанных в результате измерений, которые подтверждают, что токовый “балун” W2DU решает многие проблемы, связанные с применением “балунов” трансформаторного типа, которые я описал выше.

Jack приготовил графики сравнения входного импеданса и ослабления в зависимости от частоты “балунов”: на ферритовом тороидальном сердечнике и W2DU. Графические данные также подтверждают мои выводы. Они показывают огромное преимущество использования ферритовых колец, одеваемых на кабель, формирующих токовый “балун”, перед “балунами” напряжения трансформаторного типа с намоткой трансформатора на ферритовом кольце. Jack указал также на уникальную возможность создания токового 4 : 1 “балуна” путём использования двух “балунов” W2DU, соединив их в параллель на входе и последовательно — на выходе.

С тех пор как вышло первое издание этой книги, Roy Lewallen сделал сравнительный анализ, касающийся работы “балунов”, включенных до и после антенных тюнеров. В частной переписке он отметил, что имеется лишь незначительная разница в работе “балуна” (видимо: W2DU) в том и другом положении.

QRP 1 : 1 токовый “балун” для использования в походных условиях. (by Tom Hammond, NØSS)

В этом примере слово “балун” как-то не клеится. В действительности, это — коаксиальный РЧ дроссель с использованием феррита, который даёт такие же результаты как 1 : 1 токовый “балун”. Эффект тот же самый да и способ достижения развязки внешней поверхности оплётки кабеля фидерной линии от РЧ оказался настолько эффективным, что может оказаться “палочкой-выручалочкой” при использовании с “не совсем симметричной антенной”, какими являются большинство таковых, используемых нами.

Для этого “балуна” я использовал 35 ферритовых колец (FB-73-2401, внешний диаметр — 0,38 дюйма, внутренний — 0,197 дюйма) по пять колец в группе. Итого: 7 групп (ферритовых трубок).

Затем я одел их поверх отрезка коаксиального кабеля RG-174 длиной в 15 дюймов и закрепил от перемещения последовательно семь групп колец с помощью изоленты, оставив промежутки между ними свободными, для того, чтобы можно было, при необходимости, сворачивать кабель без боязни повредить кольца.

Теперь я без особых проблем могу свернуть кабель в катушку диаметром до 3 дюймов. Ознакомьтесь с прилагаемыми фотографиями “балуна” и применённых ферритовых колец. Можно применить различные типы ферритовых колец. Я использовал FB-73-2401, как наиболее подходящие, фирмы Amidon Associates: (http://www.amidoncorp.com/blprice.htm).

Кольца этого типа могут быть также одеты на кабель RG-58/U (300 Вт) и RG-141/RG-142 Teflon ® (1,5 кВт) для изготовления 1:1 мощных токовых “балунов”.

 

Перевод В.Беседин UA9LAQ

73!
Использование балунов в системах видеонаблюдения
Что такое балуны в системах видеонаблюдения? 02.04.2020

Для чего нужны балуны?

Балуны позволяют передавать видео с использованием витой пары вместо коаксиального кабеля. Слово «балун» происходит от сочетания терминов сбалансированный и несбалансированный. Функция симметрирующего устройства заключается в преобразовании несбалансированного сигнала в сбалансированный. Когда видеосигнал передается по коаксиальному кабелю, расстояние, пройденное сигналом, ограничивается, поскольку сигнал имеет вид несбалансированного сигнала, который подвержен радиочастотным помехам или шуму. Коаксиальный кабель имеет специальное экранирование для минимизации шума.

Балуны преобразуют видеосигнал в сбалансированную форму, в которой каждый провод в витой паре передает идентичный сигнал с противоположно поляризованными магнитными полями. Шум влияет на каждый сигнал одинаково. Когда сигналы объединяются, шум устраняется. Используя спроектированный симметрирующий балун, неэкранированная витая пара может передавать видео на гораздо большие расстояния, чем коаксиальный кабель, и с более низкой стоимостью кабеля.

Как использовать балуны с системами видеонаблюдения?

Балуны легче понять, как способ сделать камеры BNC совместимыми для использования с кабелем Cat5e / Cat6. Преимущество использования кабеля Cat5e / Cat6 заключается в его заметно более низкой стоимости и возможности значительно увеличить максимальную длину ваших трасс. При наличии нескольких типов балунов вам нужно внимательно изучить назначение каждого из них и определить, какой из них наиболее подходит для вашей ситуации.

Рассмотрим наиболее распространенные виды балунов:

Balun-P

Balun-P

Он будет отправлять видео с камеры безопасности, который имеет разъем BNC обратно к DVR, но не будет обеспечивать питание камеры. Вам все еще нужно проложить дополнительный 2-жильный кабель питания или использовать отдельный адаптер питания на месте камеры. Максимальная длина передачи видео зависит от типа сигнала камеры BNC. Для более старых аналоговых камер это 300 метров, а для HD-камер безопасности через коаксиальный кабель — 230 метров.

Balun-V

Balun-V

Еще один и гораздо более популярный вариант — это видео балун. Как следует из названия, он будет отправлять видео обратно на DVR, одновременно обеспечивая питание камеры через ту же длину Cat5e. Эти балуны потребуют от вас обжимать разъем RJ45 к обоим концам кабельной трассы. Как и для видеобаланса, максимальная длина передачи по кабелю Cat5e зависит от разрешения и типа сигнала камеры BNC.

Balun PTZBalun PTZ

Эти балуны специально предназначены для использования с камерами Pan Tilt Zoom (PTZ), для которых требуется соединение для передачи данных RS485 с DVR. Как и Balun-V, здесь потребуется, чтобы вы обжимали разъемы RJ45 к обоим концам кабеля Cat5e. Разница в том, что на этих балунах будет дополнительное соединение для соединения данных RS485 на PTZ-камере и на задней панели DVR. Без этого у вас не было бы никакого контроля над аналоговой камерой PTZ, отрицая ее назначение. Как и два предыдущих варианта, максимальное расстояние зависит от типа и разрешения сигнала камеры.

Однако, как правило, поскольку камеры PTZ потребляют много энергии, мы не рекомендуем подключать их к кабелю CAT5e или CAT6 длиной более 30 метров.

Пассивный приемопередатчик Balun

Здесь все становится немного интереснее. Пассивный приемопередатчик Balun работает аналогично предыдущим трем вариантам, но с ним вы сможете объединить необходимое количество видеобалансов.

Пассивный приемопередатчик Balun

Используя один пассивный приемопередатчик и видео балун для каждой камеры, вы можете упростить установку без нескольких маленьких балунов, висящих на задней панели DVR. Для камер HDCVI можно использовать до 250 метров с разрешением 1080P. Имейте в виду, что, как и видео-балун, вам нужно будет найти другой способ получить питание для вашей камеры.

Схема работы балуна

У нас вы сможете заказать установку видеонаблюдения или обследование системы. Наши опытные менеджеры ответят на все интересующие вопросы и будут рады помочь с выбором необходимых Вам камер.


Возврат к списку

Симметрирующие и согласующие устройства («балуны»)

Для приемных антенн согласование с фидером не имеет ключевого значения, а для передающих антенн оно принципиально. Ведь при плохом согласовании кабеля и антенны в фидере образуются стоячие волны (а при асимметрии возникают паразитные токи), что снижает практически все показатели антенно-фидерного устройства (АФУ). Хорошее согласование улучшает не только КПД антенны, но также снижает уровень помех телевидению (TVI).

Для того, чтобы фидер был согласован с антенной, используются согласующие устройства (СУ) – в радиолюбительском сленге, “балун” (BALUN – balanced/unbalanced, т.е. симметричный\несимметричный). Если быть до конца точным, то СУ бывают разных комбинаций “симметричный-несимметричный” (BALUN, BALBAL, UNUN). Несимметричный вход подключается к коаксиальному фидеру или несимметричной антенне (LW, например). Симметричный вход подключается к двухпроводному фидеру или симметричной антенне (например, диполь). Регулируемое согласующее устройство часто называют антенным тюнером (которое иногда выполняет функции преселектора).

Наиболее популярны СУ в виде широкополосных согласующих трансформаторов, обмотки которых образуют длинную линию . Соотношение сопротивлений обмоток вычисляется по формуле: R1=k^2*R2, где к – коэффициент трансформации (отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной).

За рубежом в радиолюбительскую практику вошли широкополосные трансформаторы двух типов: Guanella (по току) и Ruthroff (по напряжению), по фамилиям авторов соответствующих статей:
1. Guanella, G., “Novel Matching Systems for High Frequencies”, Brown-Boveri Review, Vol 31, Sep 1944, pp. 327-329.
2. Ruthroff, C.L., “Some Broad-Band Transformers”, Proc IRE, Vol 47, August 1959, pp. 1337-1342.

В СССР своими публикациями о широкополосных трансформаторах известен В.Д. Кузнецов.

Сейчас популярны широкополосные трансформаторы (ШПТ, “балуны”) на ферритовых кольцах, стержнях или “биноклях”. Но также есть ШПТ без ферритовых сердечников. Ферритовые сердечники, как правило, не работаю как магнитопровод на высоких частотах (на ВЧ работают карбонильные сердечники), а трансформация тока происходит за счет взаимной индукции (магнитной связи) обмоток. В этом случае ферритовый сердечник только увеличивает индуктивность обмоток. Балун с соотношением 1:1 как правило является обычным ВЧ дросселем, хотя есть и симметрирующие СУ.

Когда необходимо сочетать минимальный коэффициент рассеяния с минимальной проходной емкостью рекомендуется применять трансформаторы с объемным витком.  Относительная ширина рабочего диапазона 10-15 (отношение верхней частоты к нижней).

Трансформаторы с  объемным витком (индуктивным шлейфом)

Конструкция трансформатора с объемным короткозамкнутым витком

Конструкция трансформатора с объемным витком

Такому трансформатору свойственна высокая симметрия, так как емкостная связь между его обмотками сведена к минимуму.

Связь между первичной и вторичной обмотками, расположенными на кольцевых ферритовых сердечниках с большой магнитной проницаемостью, осуществляется при помощи объемного витка (индуктивного шлейфа), образованного корпусом (экраном) трансформатора и стержнем – болтом, стягивающим всю конструкцию.

Однако вследствие того, что трансформаторная связь между первичной и вторичной обмотками осуществляется через объемный виток, образованный металлической перегородкой, металлическими стаканами и стрежнем, такой трансформатор не способен передавать значительную мощность из-за токов Фуко (вихревыми токами нагревается медный “объемный виток”).

Такой трансформатор применялся на радиостанции Р-140 как симметрирующий трансформатор приемной V-антенны.

Трансформаторы с внешним витком (на ферритовых трубках “биноклях”) работают за счет взаимной индукции обмоток. Ферритовый сердечник, в данном случае, должен иметь большую магнитную проницаемость для повышения индуктивности обмоток. Как магнитопровод сердечник тут не работает.

Катушка с бифилярной намоткой

Катушка с бифилярной намоткой для балуна 4:1

У ферритов два главных свойства: магнитная проницаемость и удельное сопротивление. Чем выше удельное сопротивление, тем меньше потери на вихревых токах, тем меньше нагревается сердечник.

У балунов с “воздушным сердечником” (т.е. без сердечника вообще) есть ряд преимуществ перед ферритовыми. Они менее требовательны к монтажу, выдерживают большую мощность и проще в изготовлении. Однако по сравнению с ферритовыми трансформаторами они имеют более узкий рабочий диапазон частот.

Согласование с помощью четвертьволнового трансформатора (Q-match – Quarter Wavelength Transformer Matching)

Четвертьволновый фидер является трансформатором сопротивления и если имеется антенна с входным сопротивлением Rа.вх и фидер с волновым сопротивлением Qф, то для согласования необходимо включить между ними четвертьволновый трансформатор, имеющий волновое сопротивление: Qтр=√(Rа.вх*Qф).

Impedance_Matching

Теоретически, можно построить Q-match на любой случай, если иметь возможность создавать фидерные четвертьволновые линии любого волнового сопротивления. Однако в радиолюбительской практике Q-match используется редко, например, при согласовании антенны Delta Loop (которая имеет входное сопротивление около 112 Ом) с 50-омным кабелем. В этом случае между антенной и фидером включается четвертьволновый отрезок 75-омного кабеля. Другим ограничением для Q-match является однодиапазонность.

Поделитесь с друзьями

СОЗДАЙТЕ ВОЗДУШНУЮ РАНУ 1: 1 ДЫМОВЫЙ БАЛУН ДЛЯ ВЧ BALUN!

Много графики
и картинок.
Разрешить время загрузить!

Сборка All Band HF Air Core
1: 1 Дроссель Балун
«Уродливый Балун»

Введение….
А Цель Balun состоит в том, чтобы соединить сбалансированный,

(например, диполь или ведомый элемент) к несбалансированная линия , такая как коаксиальный кабель, который не сбалансировано, таким образом, имя Balun. 1: 1 дроссель «балун» на самом деле не балун. Это функция заключается в помочь устранить токи ВЧ от протекания на внешней стороне коаксиального кабель с использованием принципа действия дросселя. Другое «имя» для него воздушная заслонка.

В передающих антеннах это достигается представляя высокий импеданс (сопротивление), чтобы течь РЧ вне коаксиального щита. Это заставляет токи в каждой стороне ведомые элементы должны быть равны. Это особенно важно в луче антенны, потому что это предотвращает искажение диаграммы направленности, вызванной неравными токами в драйвере (ах). В простом диполе балун (дроссель),

уверяет
, что делает диполь, а не линия питания излучающий! При подключении антенн с центральным питанием, как диполи, V, треугольники, яги, ромбы, петли и так далее, чтобы коаксиальный кабель, если не позаботиться, это не сложно в конечном итоге с фидерным излучением.Не только может потеря мощности будет довольно значительной, но излучение характеристики антенной системы также будут серьезно скомпрометированы.
С точки зрения мирян, это будет не то, что вы есть ожидая от диаграммы вашей антенны.
в качестве питающей линии становится частью антенны, токи могут течь от линии в сеть и кабели ТВ, металлические мачты и боны Яги, вызывая множество проблем с электромагнитными помехами, которые очень трудно отследить.Часто эти проблемы просто из-за дисбаланса — и Решение — скромный воздушный дроссель.
Если антенная система подается на центр с параллельной проводящей линией (при условии, что правильно соблюдаются процедуры установки) баланс будет поддерживаться, ИСПОЛЬЗУЯ БАЛУН, с токами в равной и противоположной фазе с отменой друг друга.
Когда соединение коаксиальному кабелю, без балуна, это не может произойти, потому что токи, протекающие внутри кабеля от соединения к внутреннему проводники отделены от протекающих снаружи от подключение к экрану, и в результате фидер вызывает дисбаланс излучение.Однако, если два элемента электрической цепи (антенна и коаксиальный кабель) соединены с помощью балана, баланс будет поддерживается.
Enter ….. Гадкий Balun
! …..

Обновление 07-2014 Смотрите также последние «Закрытые» Гадкий Балун из KG5DCM



Недорогой, Высокопроизводительный, Уродливый 50 Ом Balun
«Строительство без горя 1.8 МГц для 30 МГц 50 Ом — это просто.! «

» Нет дорогостоящих ферритовых сердечников требуется всего лишь небольшая длина пластиковой трубы размером от 3 до 5 дюймов, около 25 футов 50-омного коаксиального кабеля плюс нейлоновый кабель связей.

Твердотельно-диэлектрический коаксиал лучше всего подходит для этого применения потому что пено-диэлектрик имеет тенденцию допускать изменение расстояние между проводниками и проводниками в течение определенного периода времени, если оно изогнуто в узкий круг.Это может в конечном итоге привести к падению напряжения внутренней изоляции.

Требуемая длина пластиковая труба зависит от диаметра и длины используемого коаксиального кабеля и диаметр трубы. Для коаксиального кабеля RG-213 / U около 5 футов для балансировки от 1,8 до 30 МГц требуется трубка размером в дюйм. Для 3,5 МГц до Покрытие 30 МГц, от 18 до 21 футов коаксиального кабеля. Эта длина коаксиала также подходит для большинства приложений на 1.8MHz.

от 18 до 21 футов должны покрыть все от 160 до 10 метров.
количество витков не критично, потому что индуктивность зависит больше на длину провода (коаксиала), чем на количество витков, которое будет варьироваться в зависимости от диаметра пластиковой трубы, которая используемый.

Коаксиальный однослойный герметичный на пластиковую трубу.

Первый и последний витки коаксиала крепятся к пластиковой трубе с помощью нейлонового кабеля галстуки проходили через маленькие отверстия, просверленные в пластике труба.Катушка обмотка не должна быть помещена против проводник.
Название этого простого, но эффективного устройства — дроссель балун.

ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторые люди строят дроссели, без пластика в форме катушки, намотав коаксиальный кабель в катушку и записав его на пленку все вместе. Проблема с намоткой схватки состоит в том, что первое и последние повороты коаксиала могут касаться друг друга. Это создает два осложнения.Распределенная емкость балуна увеличивается и RF-потеря виниловая оболочка коаксиала подвергается высокой ВЧ-напряжение. Однослойная намотка на пластиковую катушку-форму Метод строительства решает эти проблемы, так как он делит РЧ-напряжение и емкость равномерно на каждом витке balun «…. AG6K На эту статью ссылается AG6K, Рик Меры и был отредактирован из пре-копии версии другого статья под названием «СБАЛАНСИРОВАННЫЙ — СБАЛАНСИРОВАННЫЙ АНТЕННЫЙ ТЮНЕР», опубликованная в QST, февраль 1990 г.


Видео с K8CPA и его уродливого балуна
————————————————- —————-
Step Пошаговая последовательность построения «Гадкого Балуна», включенного в Центральный изолятор также с использованием ПВХ KC7AVA. (Последовательность слева направо и вниз страницы.)


4 «ПВХ и RG213

Обмотка 21 ‘из коаксиальный кабель

Закрепление коаксиального кабеля с помощью кабеля галстуки


So239 установлено

Подготовка коаксиальный кабель

Добавление припоя наконечник


Подключение коаксиала к SO239

Запись на пленку приводит

Антенна с проушиной терминалы установлено


Время подключить терминалы

Разматывание диэлектрика потребовалось время!

Все проводные до



KC7AVA Гадкий Балун готов идти!

Смотрите всю его статью о строительстве и его историю
«Получение Вернуться в эфир «по ссылке здесь!


Вот моя версия «Гадкий» Балун «
Изготовлен из ПВХ трубы с заглушками и кабельные вводы.Coax — это RG8-X от DX-Engineering. Легко переносится между антеннами из-за разъемов PL-259 на каждом конец.
Рон — WB2RCB

Много больше фотографий «Гадкий Балун», идеи и установки, отправленные пользователями ниже!
Вот примеры на картинках ниже использование кабельных стяжек на трубных формах из ПВХ, которые также хорошо работают. Ваш выбор!
(Представьте, что форма катушки удалена). Фотографии показывают как закрепить катушки вместе.Не позволяйте первому и последнему Катушки касаются!


Изображение выше предоставлено VE7AVV


Изображение выше любезно предоставлено KC2NXV (теперь N4NYY) с использованием 2 соединителя ПВХ соединены и склеены с использованием около 2 дюймов 4-дюймового ПВХ труба, поэтому стяжки будут придерживаться и быть сильнее.


Подробнее «Гадкий» Балун «идеи от Дэйва Томаса, M3RUH НИЖЕ:


Дейв Томас, MW3RUH БУТЫЛКА СПЕЦИАЛЬНАЯ!


Дейв использует пластиковую бутылку для напитков в качестве формы.Он устанавливает
S0-239 в крышку бутылки и разъемы антенны на другом конце!
СОВЕРШЕННЫЙ СОВЕТ ДЭЙВ!


Фотографии предоставлены Биллом, KI4PCB, с использованием 4 «ПВХ FORM
Обратите внимание на винтовой клеммный блок, используемый для соединения

KI4PCB «Гадкий Балун» на воздух!


N7ATA «Гадкий Балун в реальной жизни» … спасибо Дэн!



Предоставлено G4APL (см. информация ниже)


Предоставлено G4APL (см. Информацию ниже)


Предоставлено G4APL.
(Воздушный дроссель, используемый на элементе Mosley Mustang Mark3 3 10,15, 20 метров в ловушке Яги)


G4APL Гадкий Дроссель Balun, встроенный в высокочастотную заземленную ловушку GB7CIP Pactor Самолет

Еще один уродливый балун Балун G4APL

Пол, G4APL, собрал несколько отличных примеров о том, как построить и построить Choke Balun на картинках выше и информацию ниже, чтобы Поделись с нами:

Павел решил построить два или три из них, в зависимости от того, какой материал может быть нашел в сарае.

Идея заключалась в добавить балун на ВЧ-луч, элемент Mosley Mustang Mark3 3 10,15, 20 метров в ловушке Яги. Это подается с ко-топором и имеет Мосли Земля привязана в точке подачи. Луч был отрегулирован для нижний предел HF (высокочастотных) полос.

Пол использовал коммерческий балун в 1970-х годах и сожгли этот. это было должен быть оценен в 1 киловатт.(пиковый конверт мощность).

Использование Информационный материал из инструкции к «Гадкому балуну» выше, пришло время посмотреть, что было в сарай.

короткая Длина 4-дюймовой дренажной трубы была расположена, что осталось от 90 футов дренажной трубы, проложенной под землей, которая несет кабели RF. Также нашли 2-дюймовый кусок трубы вниз.

Материалы: HF Beam Балун

12 дюймов длина 4 дюйма диаметром ПВХ ворс

кабель галстуки

18 футов RG58

два подходит кабельные разъемы

Получив все необходимые инструменты, Пол и час, чтобы построить Гадкий Дроссель Балун, как на фото выше.

HF Balun является прикреплен вертикально к заглушке на Мосли Мустанг Mark3 луч.

Пол был очень удивлен результатами. Тестирование антенны и балун с 250 Уоттс стоячей волны был на удивление хорош.

Никогда не видел этого Лучи дают такие результаты раньше!

14.От 005 МГц до 14,150 МГц 1,1: 1

14.200 МГц 1,2: 1

14,250 МГц 1,4: 1

14,300 МГц 1,9: 1

21,005 МГц для 21,300 1,1: 1

21,400 МГц 1,2: 1

28,005 МГц? 28: 400 МГц 1.1: 1

28.500MHz 1,2: 1

Теперь, чтобы сделать некоторые DXING и Посмотрите, как работает антенна.
Надеюсь, что вышеупомянутое полезно Вы ……… 73 Пол G4APL

==================================================

Подробнее из ZL1ALZ, JOHN из Новой Зеландии!
Строительство «Гадкий Балун» используется на 40-метровой вертикали!



Крупным планом ZL1ALZ «Гадкий Балун»


VE2ITZ Балун со спутниковой антенной!

Отлично результатов!
Никогда не было так легко тюнинг сланцевых антенн с помощью «Гадкого» Балун «!
Кстати; балун состоит из 20 футов коаксиала наматывают вокруг пластиковой бутылки диаметром 2 с половиной дюйма.Затем я продолжил помещать ленту gaffer, чтобы держать это в месте.
Et Voila!
Приветствия и 73 де VE2ITZ в Монреале, Канада

=====================================================
«Гадкий балун» установлен на 3-х элементной балке A3S на KO4MAX QTH!
Это обновление было скомпилировано из разных писем:

«Эй, мы не думаем, что это так некрасиво! «

KO4MAX заслуживает похвалы только для того, чтобы мириться с меня.

я хотел добавьте (в этом обновлении), что 21 фут — это длина используемого коаксиального кабеля в строительстве.

Ставим антенна в воскресенье днем, и было отрывочно сказать, наименее.

Авто тюнер в его Icom 746 Pro включался автоматически (даже когда он был выключен).

Я знал, что это было соединяться с линией подачи.

Итак, я показал ему твоя страница «Гадкий Балун», а затем у меня есть руководство по Hy Gain, которое призывает к 12 виткам 6 дюймов в диаметре.

Он прочитал Руководство Cushcraft A3S / 40m, которое заявляет 8 поворотов на 6 дюймов в диаметр.

После много Спор мы пошли с вашим дизайном.Смотреть фото ниже.

понедельник, введите Гадкий Балун.

Теперь Антенна работает и работает хорошо.

Второй день в эфире (вторник) он отправил электронное письмо, информирующее меня, что «это скалы «, которая является цитатой.

Он также говорит это большое улучшение по сравнению с диполями, которые он имел на тех группы.

75/80 метров и варк-бэнд это все, что осталось в его лачуга.

Мы переделаем эти диполи для этих полос.

Спасибо за ваш вклад и сайт!

Мы нашли Гадкий Балун окажет огромную помощь, когда пришло время остановить линию подачи связь.

Мы думаем это дает этот большой A3S / 40м (10-15-20-40м 3 элемента луч) «символ».
Мы установили это на KO4MAX на юге Флорида. Смотрите фотографии ниже:


Обновление 04-2011 …. с указанием нержавеющей стали зажимы в окончательной установке


Мы использовались 4,5-дюймовые болты через половину трубы (разделить на две части вертикально).
Мы вставили 4-дюймовые стойки и закрепили 4,5 дюймовый ПВХ на половину трубы.
Мы использовали завязки для временного установка (во время тестирования). Использовались хомуты из нержавеющей стали
в окончательной установке.
Мы планируем установить U-образные болты на постоянной основе Установите сборку на мачтовую трубу.

Нет больше сцепления с коаксиалом после установки.
Протестировано с MFJ-269 Pro Антенный анализатор
Почти идеально подходит для всех 4 группы!

Эта вещь, спустя 2 года, все еще работает как чавканье.
Эта установка должна обеспечить много лет сервис


сошел с башни и сделал наш первый контакт с Италией IZ5ILF — Макс

Спасибо за уродливый концепция балун! «

73 ‘

TL7VE — DX8FW — Тим

———————————————— ——————

Balun Pics ниже представленные K8CPA. «Гадкий Балун» установлен на основании башни.


Выполнена работа, включая обмотку Балун мой друг Мэтт, AC8AC.
Антенна является доморощенным G5RV, который на самом деле работает!
73 es gud dx
DE K8CPA


VU2UWZ Версия


YV5GRB Версия
«Я хочу поблагодарить вас за полезную информацию и различные
примеров на вашей веб-странице, я мог понять и построить два дросселя 1: 1
для мои 5BTV фазированные вертикали, я также помог другим местным радиолюбителям с
этот проект.Они работают! «.
73 де Эдуард (YV5GRB)



Ниже приведены некоторые идеи Кельвина, G4ZTD

.
Балун показан на рисунке, прикрепленном к вертикальной антенне.



Показан конец разъема антенны


Балун показан установленным на серую трубу


СО-239 конец


Я использовал 21 футов RG58 на 4-дюймовый сток труба, я использовал прозрачный 3 мм пластиковый лист, чтобы обрезать концы, склеил их с помощью клея-расплава, затем на одном конце я установил so239 разъем, а другой конец имеет клеммы для подключения к антенна и земля.Вы заметите вертикальные щели, нарезанные на коричневая трубка. Это должно позволить любой воде вытечь из нее. Серая труба была приклеена к нему, чтобы я мог прикрепить его к столбу с кабельными стяжками.

Забавно, что это выглядит довольно круто.
я проверили его на 20 м 14.230 (SSTV) и измеритель КСВ вряд ли движется.

Большое спасибо за информацию, которую вы дали на сайте. Бест 73 Кельвин, G4ZTD


Установка WA6GUZ!


Отличная установка на WA6GUZ по вертикали!


«Я построил» некрасивую балуну «для своего БЛИЗНЕГО РУКА, 80м MARCONI (Уильям Орр)
Балун и антенна работают отлично ! «VK4JAO- Arno


N5DRG
Приветствие Fellow Hams,

После прочтения статью о «за» и «против» из «Гадкий балун», я решил сделать один и установить его на мой домашний напиток 3 элемента 17 метров Яги…. ведь один домашний напиток заслуживает другого право?

выглядит так будет работать просто отлично. Я использовал 21 футов 9913 Flex около 3-х дюймового графика 40 труб из ПВХ.

Диполь имеет разделенный управляемый элемент, поэтому кормление это было так же, как кормление проволочный диполь. Хорошо настроено, но, возможно, придется настроить DE для немного лучше коэффициент стоячей волны, но в целом это вещь красоты

Гадкий просто состояние души!

Поймай тебя на воздух,

Дэнни

N5DRG


Это только из K2NCC!
Фрэнк и его друзья из ветчины называют его «ульем» балун!

я сделал свой первый Доморощенный 20М диполь в конце 2010 года, и быстро столкнулся с вызов.Слишком много RFI в лачугу. На местном техническая сеть, я упомянул мои беды и попытки устранить приготовление пищи я без переезда. Больше чем одна ветчина рекомендовала «Гадкий балун». Мои первые мысли показали мое невежество, когда я не воспринимал это как серьезное решение. Но поглядывая по всему хижина, которую я видел, у меня было достаточно, чтобы попробовать это в любом случае, и возможность сделать другую антенну было привлекательной.

Мальчик, я рад, что я сделал! Быстрый поиск в Google привел меня в Hamuniverse.ком сайт и эта статья Гадкий Балун. Добавление синусоидальный воздушный дроссель (уродливый балун звучит намного лучше!) уменьшил мой счетчик силы поля с 10+ до 1 в комнате. Теперь я тоже рекомендую его всем, кто пользуется диполь. Гадкий не значит глупый! В ветчинной радиосвязи это означает прекрасный!
Смотрите фотографии ниже.


Как я построил «пчелиный улей» уродливый балун:
Я использовал большую бутылку шампуня типа насоса, около 5 «в высоту, 4» в диаметре, вверх ногами.После измеряя и выстукивая отверстия для моих завязок, я намотал около 20 футов RG8x вокруг пластиковой бутылки, и использовал разъем PL-259 на одном конец моста с линией питания. Другой конец коаксиала был центральным проводником с одной стороны, экранируя с другой, делая точки дипольного соединения. Я использовал гайки и пару больших шайбы с обеих сторон болтов для снятия напряжений на пластике и закрепить ножки антенны.Эта сборка позволяет мне легко удалить балун из системы и добавить / удалить полосы с мало усилий Латунная петля с резьбой от старой настольной лампы позвольте мне использовать простой двусторонний карабин к рым-болту, прикрученному к канун дома. Я закончил проект, применив щедрое количество жидкой ленты куда угодно, чтобы вода могла просочиться в.

Теперь я счастлив, как (сырой!) моллюск. (Я должен был сказать ветчина!!).
Какое превосходное и простое решение. спасибо ты!
Франк, K2NCC
Хиллсборо, Орегон


от 2E0RCR

Это сделано от 21 фута коаксиального кабеля RG213 и немного больше, чтобы помочь подключиться балун к антенне.

у меня есть решил установить дроссель на панели деревянного забора, как показано на левая картинка ниже.
Слышно было дойти до CP6 коаксиальный монтаж, так что я просто залатал в коаксиальный кабель.


Балун установлен на заборе ниже антенна.

Результаты:

я мог никогда не настраиваю 80м но теперь могу. Там есть значительно меньше шума, чем раньше.

Я такой под впечатлением я сделал еще один, чтобы взять с собой портативный для когда мы прикрепляем большие вертикали к переносным мачтам.Надеюсь, это поможет некоторые вопросы обратной связи РФ, которые я был иметь.

Вид С уважением

Роберт 2E0RCR



Вот мой новый «Дроссель Балун» в 2 изображения выше для Diamond CP-6.

Теперь я могу настроиться лучше. Пришло 80м живой.

Меньше фонового шума полосы.

Я счастлив испытать Гадкий Балун.

73, Берт EA8AGF





Это один из HA5OGL
Я построил ваш «Гадкий балун».
мой действительно выглядит некрасиво 🙂
Но это работает хорошо! 18 витков на 110мм ПВХ труба.
Это было построено из остатков от дома моей систеры ремонт.
Спасибо и 73с! Я надеюсь увидеть вас в эфире!
соч .: Левенте

====================================

Примечания от строителей:
«Гадкий Балун»


От Расс Уилсон «Дон.Я построил один из «Гадких балунов».
Я использовал его на диполе для 80/40 метров.
у меня было немного TVI без балуна, так что без сомнения Лента была излучающей.
с приложенным балуном TVI полностью исчез. Я построил второй, так как у меня был тот же TVI проблема с R7. Балун это тоже вылечил. Я могу управлять своим линейный сейчас без проблем как у всех.
Так что я ценю ваше экспертиза и ваша статья.»
Спасибо.
С наилучшими пожеланиями
Русь, ВЭ6ВК
ПРОВЕРЬТЕ АНТЕННЫЕ ПРОЕКТЫ РОССИИ НА ЭТОМ САЙТЕ:

МИНИ-ЛУЧ 20 МЕТРОВ

20-метровый луч V

Фото Кредит VE7AVV взят с разрешения от его проекта по адресу:
TH6 Balun Replacement Project
Смотрите остальную часть своего сайта Вот!

Найти здесь подарки вместе с кожаными куртками для женщин.Как мы можем забудьте о шубах из искусственного меха востребованы университетские куртки. Молодые люди также покупают подарки вместе с оптовыми распродажами кожаных курток. Иди сюда Pass4sure Pass4sure Ccna сбрасывает обучение и Pass4sure 352-001 экзаменационные вопросы.

Powered by Ham Радио!
,

балунов, дросселей и т. Д.

Print page button

Мой сайт использует JavaScript для меню и т. Д. В настоящее время он отключен в вашем браузере! Пожалуйста (повторно) включите его для полной функциональности.

© 1999-2018 F. Dörenberg, если не указано иное. Все права защищены по всему миру. Никакая часть этой публикации не может быть использована без разрешения автора.

Последнее обновление страницы: 10 ноября 2018 г.


ВВЕДЕНИЕ

« BalUn » — это двунаправленный адаптер между устройством бал и сбалансированным устройством и .Линии питания и диполи с двумя выводами «сбалансированы» (два сигнальных проводника с равным, но противоположным током: симметричный). Коаксиальные кабели, и порт антенны типичного приемопередатчика с проданным состоянием «несбалансирован»: один сигнальный проводник, который привязан к земле (a.k.a. «односторонний»). Балуны, отличные от тех, которые имеют коэффициент трансформации 1: 1, также действуют как трансформатор импеданса.

Существует два основных типа: балансировки напряжения и балансировки тока:

  • Балуны напряжения содержат трансформатор по меньшей мере с двумя наборами обмоток; они могут быть взаимосвязаны, как автотрансформатор.Если входной и выходной раздел трансформатора имеет одинаковое количество оборотов (отношение = 1), чем балун имеет то же напряжение и полное сопротивление на своем входе и выходе. Коэффициент преобразования импеданса является квадратом соотношение оборотов.
  • Токовые балуны обычно состоят из ферритовых шариков на участке 2-проводной линии передачи, например коаксиального кабеля, или наоборот, коаксиальный кабель, многократно намотанный через ферритовое кольцо, или катушку с жестким витком коаксиального кабеля. обороты (воздушный сердечник).Его цель — обеспечить высокое сопротивление синфазному току на линии передачи: он «дросселирует» этот ток. Преобразование импеданса отсутствует. При помещении между симметричным устройством, таким как симметричная антенна (игнорируя паразитные емкости и т. Д. От окружающих объектов, которые могут фактически сделать антенну асимметричным), и коаксиальным кабелем (несбалансированная линия передачи), текущий симметрирующий элемент отклоняет синфазный режим и проходит дифференциальное напряжение.

Как следует из названия, « UnUn » является двунаправленным адаптером между двумя и сбалансированными устройствами.

Я не эксперт (настоящий или помазанный) балунов, трансформаторов импеданса, линии электропередачи, линии электропередач, трансформаторы и т. д. Далеко от этого. Таким образом, вместо того, чтобы писать здесь, что мой толкование того, что они есть, как они работают, как создать хороший и т. д., я имею в виду Обширный список литературы.


БАЛУНСКИЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ 1: 1 И 4: 1, КОТОРЫЕ Я ИСПОЛЬЗУЮ

Мои балуны 1: 1 и 4: 1 — это наборы BL1 и BL2 от Elecraft (ссылка 2I / J). BL1 использует ферритовый сердечник с двумя отверстиями «бинокулярный» (a.К.А. «Свинья нос») типа BN43-7051, и имеет два набора обмоток провода термостата. Он может быть подключен как 1: 1 или 4: 1. Балун рассчитан на 150 Вт (при подключении к нагрузке 200 Ом). BL2 использует два сложенных ферритовых сердечника одного типа для увеличения мощности мощность обработки (250 Вт). Включает ползунковый переключатель DPDT для изменения от 1: 1 до 4: 1.


My BL1 4: 1 balun и схема (включая реконфигурацию от 1: 1 до 4: 1)

Этот тип ферритового сердечника имеет преимущество по сравнению с эквивалентное ферритовое кольцо с «одним отверстием» (тороид) или ферритовый стержень: около половины обмотки провода находится внутри «туннелей» через ферритовый блок.Это уменьшает шальные емкость и требуемая длина провода (= сопротивление потерь). широкополосный трансформаторы в каскадах питания передатчика часто используют такие сердечники или два цилиндрические сердечники бок о бок.

Существует множество различных смесей ферритовых материалов. В трансформаторах чаще всего используются смеси Amidon / Fair-Rite / Micro Metals nr. 31, 43 и 61 (или эквиваленты от другого производителя). Важные параметры из паспортов (см. 6) «Начальная проницаемость и коэффициент потерь по сравнению сКривые частоты «и» потери в сердечнике в зависимости от плотности потока переменного тока «. Обратите внимание, что проницаемость ферритов зависит от уровня магнитного потока. Следовательно, индуктивность катушки или трансформатора, изготовленного из такого материала, будет изменяться в зависимости от уровня мощности. Мощность, ограниченная сердечником потери. Эти потери в сердечнике (в первую очередь потери гистерезиса и потери на вихревые токи) примерно увеличиваются с квадратом плотности потока в сердечнике на любой частоте. РЧ-ферритовые трансформаторы должны работать при уровне плотности потока в сердечнике, который соизмерим с объем и площадь поперечного сечения феррита.И наоборот, размеры сердечника должны соответствовать уровню мощности.

Максимальный уровень потока определяется тангенсом потерь (коэффициентом потерь гистерезиса рассеяния) ферритовой смеси. Если этот предел плотности потока превышен, эффект разгона приводит к очень быстрому и в конечном итоге повышению температуры активной зоны. (и, возможно, насильственно) уничтожить ядро! Обратите внимание, что смесь 61 имеет температуру Кюри (выше которой ферритовые свойства разрушены), которая намного выше, чем у типа 43: 350 ° C (660 ° F) по сравнению с150 ° C (300 ° F).

Ядра могут быть сложены, чтобы увеличить способность обработки мощности. Однако укладка сердечников также увеличивает общую индуктивность трансформатора. Кроме того, большее ядро ​​также приводит к большей индуктивности, по сравнению с меньшим ядром из того же материала. Проницаемость ферритового материала значительно изменяется при увеличении флюса. Это может привести к непредсказуемому поведению, когда задействованы более высокие уровни мощности, и наступает насыщение (что происходит на гораздо более низких уровнях, чем в сердечниках из железной пыли, но проницаемость которых намного ниже).Это также может объяснить наблюдаемые различия в поведении при возбуждении цепи антенным анализатором, который выдает не более нескольких мВт, по сравнению с полной мощностью передатчика.

Примечание : балун 1: 1 также можно использовать как 1.1 Un-Un. Например, на точка питания антенны и сбалансированная линия питания.

Я также попробовал 4: 1 балун, который состоит из двух 1: 1 в стиле W2DU синусоидальные токовые воздушные заслонки:


Два дросселя W2DU 1: 1, настроенные как VE2CV 4: 1 токовый симулятор

(ферритовые шарики на коаксиале 93-100 Ом — показаны не все шарики; используйте не менее 24 на Дроссель W2DU)

Примечание : для получения 50 Ом на несбалансированной (параллельной) стороне с 200 Ом на сбалансированной стороне, конфигурация VE2CV требует, чтобы два дросселя W2DU были изготовлены с частями коаксиального кабеля 100 Ом! Ближайший доступный coax-Z 0 — 93 Ом; 100 Ом обычно доступно только как твинакс.Не имея возможности найти какое-либо значение, я использовал обычный коаксиальный кабель на 50 Ом. Очевидно, это влияет на результаты измерений! Поскольку два токовых дросселя последовательно соединены на симметричном выходе, VE2CV также может рассматриваться как токовый симулятор; выходной сигнал является плавающим, что не относится к балансу напряжения.


Тестовая конфигурация с балунами VE2CV и BL1 вплотную (1: 4 + 4: 1 = 1: 1)


График режима передачи (вносимые потери) вышеуказанной тестовой конфигурации

(с учетом потери в коаксиальных и BNC разъемах)

Конфигурация «спина к спине» показывает потери при передаче от близкого к 0 дБ при 1.8 МГц, чтобы закрыть до 1,8 дБ при 30 МГц.

  • Для BL1 с нагрузкой 200 Ом анализатор видит плоскость 50 Ом и КСВ лучше 1,1 (1,8–30 МГц).
  • Для моего VE2CV-балуна (но с бусами на 50 коаксиалов), заканчивающегося 200 Ом, анализатор видит Rs 50 Ом около 1,8 МГц и постепенно снижается до 37 Ом при 30 МГц; КСВ увеличивается от лучше, чем 1,1 на 1,8 МГц до почти 1,8 на 30 МГц.

Обратите внимание, что VNA, такие как тот, который я использовал («miniVNA»), это , а не для профессиональной VNA. и имеет значительные ограничения (исх.5)! Я калибрую это, до такой степени, возможно …


Тестовые конфигурации для симулятора BL1 4: 1, симулятора VE2CV 4: 1 и согласующего резистора 50 Ом


Графики анализатора для BL1 с нагрузкой 200 Ом (слева) и VE2CV с 200 Ом


ОБЩИЙ РЕЖИМ, ЧТО Я ИСПОЛЬЗУЮ

Один из моих синфазных дросселей 1: 1 — это балун типа W2DU. Это просто количество ферритовых бусин (чем больше, тем лучше) на участке коаксиального кабеля:


W2DU ферритовый шариковый дроссель

Примечание : коаксиал пропускается через бусины только один раз ! То есть: один ходЭффективность ферритового сердечника увеличивается с квадратом количество оборотов. Так как количество оборотов (фиксированное на единицу), это очень сложно увеличить способность подавления синфазного сигнала этого типа воздушной заслонки. Единственный переменные в основном количество шариков и ферритового материала …

Я использую (только) 24 ферритовых шарика (в то время у меня были только шарики из ферритового материала № 77). Они плотно прилегают к примерно 30 см (1 фут) коаксиального кабеля RG-400.


Мой синфазный токовый дроссель в стиле W2DU

Я провел некоторые измерения дросселей W2DU, чтобы попытаться получить хорошее чувство для затухания сигнала (требуется потеря 0 дБ) и синфазного затухания (желательна высокая дБ потеря).Настройки тестовой конфигурации показаны ниже.

Тестовые конфигурации токового дросселя W2DU

Графики анализатора под ним показывают что-то близкое к 0 дБ вносимых потерь (после с учетом потерь «черного» коаксиального и BNC-разъемов) и синфазного затухания около 20 дБ на экране (1–30 МГц). Последнее не плохо, но и не отлично. Хорошо бы минимум 25-30 дБ. Я поставил два из этих дросселей последовательно (2 х 24 шарика): потеря передачи 1.1-1,3 дБ (несколько разъемов больше последовательно, чем в изображенной конфигурации с одним дросселем), и синфазное затухание на экране 25-34 дБ (1,8-30 МГц). Так-то лучше! Обратите внимание, что полученный дроссель не так компактен, как дроссель типа коаксиальный на тороид, описанный ниже (в котором используется другой ферритовый материал).

Графики анализатора (слева направо): вносимые потери, синфазное затухание

Я также оценил другую форму дросселя тока: 6 обмоток коаксиального кабеля на тройной пачке ферритовых колец из ферритового материала № 43.Я использовал ядра Amidon FT-140-43. Использование коаксиального кабеля RG-58A / U (довольно тонкий), на эти тороиды трудно установить более 6 обмоток. Обмотки равномерно распределены вокруг сердечников. Те же самые тороиды могут использоваться для подавления проблем TVI / RFI (например, путем наматывания нескольких витков проводной пары от стереосистемы к динамикам). Вот почему у меня было восемь на складе, на всякий случай. Я сложил три из них с помощью пары стяжек.

Настройки тестовой конфигурации показаны ниже.Соответствующие графики анализатора показывают КСВ лучше, чем 1,1, около 1,3 дБ, вносимые потери (на самом деле я использовал конфигурацию с большим количеством разъемов, чем показано на диаграммах; по крайней мере, несколько десятых дБ) и между 28 и 38 дБ затухания синфазного сигнала на щите. Это приличный широкополосный токовый дроссель для 1,8-30 МГц!


Графики анализатора (слева направо): вносимые потери и синфазное затухание

Позже я установил этот воздушный балун в прочную 50-мм наружную оболочку из ПВХ:

Дроссель + наружный диаметр 50 мм из ПВХ с внутренней резьбой с внутренней резьбой + заглушки из ПВХ 50 мм с гнездами BNC

Я использую аналогичный тип воздушной заслонки на коаксиальном кабеле RG8 между моим автоматическим антенным тюнером (установленным в точке подачи моей дипольной антенны) и моим трансивером.Здесь я использую очень большой ферритовый зажим («разъемная кабельная сборка»): большие ферритовые кольца недостаточно велики, чтобы через них проходить разъем PL-259 коаксиального кабеля несколько раз, и я не чувствовал необходимости пайки и повторной пайки разъема коаксиального кабеля. Этот феррит изготовлен из материала типа # 31. Имеет лучшие характеристики ниже 5-10 МГц, чем материал № 43. Я еще не измерил производительность этого удушение.

Большой ферритовый зажим на коаксиале моего ATU, FT-140-43 на контроле кабель

Еще один способ обмотки коаксиального кабеля через ферритовое кольцо — это метод разделенной обмотки. показано ниже.Некоторые люди утверждают, что этот метод намотки лучше, по сравнению с непрерывным. Однако это не обязательно так (ссылка 7). когда У меня снова будет время, я сравню его производительность с Метод «непрерывной намотки», использованный выше. Метод разделенной намотки имеет один Бесспорное механическое преимущество: входной и выходной конец коаксиального кабеля не является прямо рядом друг с другом, но в линию, через ферритовое кольцо.

XXX

Для измерения вносимых потерь и затухания перекрестных помех (изоляции) коаксиального переключателя с анализатором miniVNA (или аналогичным) см. эта страница.


ССЫЛКИ

Примечание : данные статьи защищены авторским правом; применяются все связанные ограничения в отношении доступа и использования.


  • исх. 1: Общая информация
  • исх. 1A: «Балуны: что они делают и как они это делают», Рой Льюаллен (W7EL), С. 157-164 в ARRL Антенный сборник, том 1, 1985 [pdf]
  • исх. 1Б: «Балун информация» [сборник], Джо Рейзерт (W1JR) [pdf]
  • исх.1С: «Балуны и ферриты», Жак Одет (VE2AZX), ноябрь 2006 [pdf]
  • исх. 1D: «Балунс», Боб ван Донселар (ON9CVD), январь 2002 года [pdf]
  • исх. 1E: «Ферриты в приложениях HF «, Боб ван Донселар (ON9CVD), в «Электрон», Nr. 1 января 2002 г. [pdf]
  • исх. 1F: «Конструкция широкополосных трансформаторов напряжения Ruthroff», Мартин Эренфрид (G8JNJ) [pdf]
  • исх.1G: «Экономичные ферритовые дроссели и балуны», Ян Уайт (GM3SEK) [pdf]
  • исх. 1H: «Руководство Хэма по радиопомехам, ферриту, балунам и аудиоинтерфейсу», Джим Браун (K9YC), Rev 5a, 2010, 66 с. [Pdf]
  • исх. 1I: «Понимание, создание и использование балунов и унун», Джерри Севик (W2FMI)
  • исх. 1J: «Некоторые аспекты проблемы балунов», Уолтер Максвелл (W2DU / «8KHK), глава 21,» Размышления «, 2 и изд.Май 2001 [pdf]
  • исх. 1K: «Двойной ферритовый шарик 4: 1 HF Balun: некоторые предварительные измерения», Л.Б. Cebik (W4RNL, SK) [pdf]
  • исх. 1L: «Справочник по трансформаторам линий электропередачи Amidon — 48 улучшенных конструкций», Джерри Севик (W2FMI), август 1997 г., 61 с. [Pdf]
  • исх. 1M: «UnUn эксперименты», Стив Хант (G3TXQ) [pdf]
  • исх. 1N: «Измерение производительности HF Balun», Рон Скелтон (W6WO), в «QEX», ноябрь / декабрь 2010, стр.39-41 [pdf]
  • исх. 2: Синфазное подавление 1: 1, токовые дроссели
  • исх. 2A: «Синфазные дроссели», Стив Хант (G3TXQ) [pdf]
  • исх. 2B: «Синфазные дроссели», советник Чака (W1HIS) [pdf]
  • исх. 2C: «Больше о балуне 1: 1», Джерри Севик (W2FMI) [pdf]
  • исх. 2D: «Коаксиальные передающие дроссели», Джим Браун (K9YC) [pdf]
  • исх.2E: «Как возник Балун из ферритового шарика W2DU», Уолтер Максвелл (W2DU) [pdf]
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *