Балун 1 2 для треугольника (8 видео) | Курс школьной геометрии

КВ балун своими руками

Балун является обязательным для диполей или подобных антенн, при питании коаксиальным кабелем. С радиочастотной точки зрения экран кабеля может быть смоделирован как два проводника, внутренний экран (настоящий экран, это земля) и внешний экран, который должен быть заземлён. Таким образом, диполь имеет 3 плеча, два из них находятся в диполе и экран коаксиального кабеля (внешняя сторона).

Во многих случаях коаксиал слишком длинный, что представляет собой высокий импеданс и низкое влияние на диполь, но в других случаях он представляет низкий импеданс и излучает. Это может вызвать радиочастотную обратную связь в шэке, проблемы с ТВ, среди «плохих» частей антенны и её направленность.

Чтобы предотвратить все эти эффекты, необходим балун. Балун — это всего лишь радиочастотный трансформатор. Вы можете построить свой собственный балун, это довольно просто. Используйте ферритовый стержень от приёмника AM или лучше тороид. Поверните все катушки одновременно и соедините их правильно, как вы можете видеть на приведённой схеме.

Наиболее распространённым балуном для диполя является 1:1 (тот, что слева), но и балун 4:1 может быть полезен для проволочных антенн.

Используйте провод в соответствии с мощностью, которую вы будете использовать.

Сделайте шесть витков проволоки вокруг тороида и держите все провода параллельно между ними.

Это простой процесс, который можно сделать за несколько минут.

Обратите внимание на тороид, который вы используете. Используйте только хороший радиочастотный тороид. Многие избыточные тороиды являются результатом коммутации источников питания или телефонного оборудования и не могут использоваться в высокочастотном диапазоне.

В случае сомнений, проверьте тороид. Используйте фиктивную нагрузку (50 Ом для балуна 1:1 и 200 Ом для балуна 4:1) и подключите её к выходу.

1:1 Схема подключения балуна

Подключите ваш трансивер и с помощью КСВ-метра проверьте балун на тех диапазонах, для которых вы его будете использовать.

Вы должны увидеть чёткий КСВ 1:1 на всех диапазонах.

Если вы не видите 1:1, возможно, тороид не подходит для использования на КВ.

Или вы сделали неправильные соединения между катушками.

Звёздочки на чертеже обозначают начало катушки. Все они должны быть повернуты именно в этом направлении, иначе балун не сработает.

Автор не может заверить вас, что балун будет работать со всей мощностью, которую вы будете использовать.

Для мощности до 100 ватт, там не должно быть слишком много проблем с любым хорошим сделанным балуном, но более высокие мощности будут требовать другой вид тороидов или ферритовых стержней.

Если вы сделали свой балун с помощью ферритового стержня, помните, что все катушки наматываются на одном стержне!

Оголённый ленточный кабель может быть весьма полезен для QRP, а изолированный провод cooper — для более высоких уровней мощности

Автор, экспериментируя со своим самым первым балуном, узнал, что высокочастотный диполь нуждается в нём.

Если вы никогда не использовали балун, постройте его и поиграйте с ним, вы будете также удивлены, как и автор!

4:1 Схема подключения балуна

Справочно:

Балун (от англ. balun — balanced-unbalanced) — жаргонное название симметрирующих устройств, преобразующих электрический сигнал из симметричного (balanced) в несимметричный (unbalanced) и наоборот. Чаще всего для этого применяются различные виды моточных трансформаторов, выполненных на магнитопроводах, однако это не всегда верно — иногда симметрирующее устройство может быть реализовано в виде четвертьволновых короткозамкнутых отрезков выполненных из отрезков коаксиального кабеля.

Видео:Делаю Balun 2:1Скачать

Выбираем антенный балун (Balun)

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.

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.

Видео:Balun 1:1. Изготовление простого симметрирующего трансформатора для антенны.Скачать

Балун 1 2 для треугольника

Обмотки W2 и W3 имеют одинаковое число витков, обычно 6…10 витков.

Обмотка W1 расчитывается под необходимый коэффициент трансформации.

FT-82-хх 50 — 75 Watts max. Для перевода в нашу систему измерений
FT-114-хх 100 — 150 Watts max. необходимо число умножить на одну сотую
FT-140-хх 300 — 400 Watts max. долю дюйма ( 1 дюйм = 2,54 см )
FT-240-хх 1000 — 1500 Watts max.

FT-240-xx — ферритовое кольцо диаметром 240*2,54/100 = 60,96 мм.
хх – материал ( проницаемость феррита ) для КВ диапазона равен 43

Расчет балуна начинают с определения коэффициента трансформации сопротивления:

Затем рассчитываем количество витков обмотки W1: