Ero sivun ”Balun” versioiden välillä
Siirry navigaatioon
Siirry hakuun
>Oh2mqk |
>Oh2mqk p (tekstiviilaa..) |
||
| Rivi 3: | Rivi 3: | ||
[[Balun]] on termi jolla viitataan siirtolinjamuuntajaan joka sovittaa balansoidun siirtolinjan balansoimattomaan: | [[Balun]] on termi jolla viitataan siirtolinjamuuntajaan joka sovittaa balansoidun siirtolinjan balansoimattomaan: | ||
Esimerkiksi [[parijohto|parijohdon]] [[koaksiaali|koaksiaaliin]]. | Esimerkiksi [[parijohto|parijohdon]] [[koaksiaali|koaksiaaliin]]. | ||
(Alunperin ajateltu nimenomaan bal->un(bal) suunnassa - eikä "unbal" kuulosta kivalta..) | |||
Tavallisesti tällaisessa yhteydessä tehdään myös impedanssimuunnoksia. | Tavallisesti tällaisessa yhteydessä tehdään myös impedanssimuunnoksia. | ||
[[Balun|Balunit]] ovat muuntajien serkkuja, mutta kaikki mallit eivät edes käytä magneettikenttää, vaan ovat enemmänkin | [[Balun|Balunit]] ovat muuntajien serkkuja, mutta kaikki mallit eivät edes käytä magneettikenttää, | ||
Ferriitin päälle rakennetut ''' | vaan ovat enemmänkin siirtolinja- tai peräti viivelinjasovituksia. | ||
tehoa, kuin vastaava varsinainen muuntaja. (Noin kertoimella 4 - 10.) | Ferriitin päälle rakennetut '''siirtolinjabalunit''' kykenevät käsittelemään saman ferriitin | ||
poikkileikkauksen pinta-alalla enemmän tehoa, kuin vastaava varsinainen muuntaja. | |||
(Noin kertoimella 4 - 10.) | |||
== Esimerkkejä == | == Esimerkkejä == | ||
| Rivi 32: | Rivi 35: | ||
''Guanella'' julkaisi 1944 paperin, jossa hän esitteli siirtolinjojen käyttöä kuristinrakenteissa niin, että ne vähentäisivät epätoivottuja ''moodeja'' balansoidun/balansoimattoman siirtolinjan suhteen sovittamisessa. | ''Guanella'' julkaisi 1944 paperin, jossa hän esitteli siirtolinjojen käyttöä kuristinrakenteissa niin, että ne vähentäisivät epätoivottuja ''moodeja'' balansoidun/balansoimattoman siirtolinjan suhteen sovittamisessa. | ||
Näillä saa toteutettua helposti <B>1:n<sup>2</sup></B> muuntosuhteita, missä <b>n</b> on bifilaaristen käämiparien lukumäärä. | |||
Pienellä lisäaskartelulla muitakin. | |||
=== Ruthroff === | === Ruthroff === | ||
| Rivi 39: | Rivi 42: | ||
Yhdistämällä yksittäisen siirtolinjan siten, että negatiivinen tai positiivinen potentiaaligradientti vaikuttaa sen pituudella, hän kykeni tekemään 1:4 balun tai ''unun'' impedanssimuunnoksen. | Yhdistämällä yksittäisen siirtolinjan siten, että negatiivinen tai positiivinen potentiaaligradientti vaikuttaa sen pituudella, hän kykeni tekemään 1:4 balun tai ''unun'' impedanssimuunnoksen. | ||
Näiden teoria on varsin kompleksinen. | |||
* Huomattava kaistaleveys (1:10 jopa 1:50) | === Huomioita siirtolinjabaluneista === | ||
* Korkea hyötysuhde | * Huomattava kaistaleveys (1:10 jopa 1:50) (3-6 oktaavia!) | ||
* Korkea hyötysuhde (häviöt alle 0.2 [[desibeli|dB]] toimintakaistallaan) | |||
* Yksinkertainen rakenne | * Yksinkertainen rakenne | ||
* Ei kuitenkaan tarjoa galvaanista eristystä! | * Ei kuitenkaan tarjoa galvaanista eristystä! | ||
| Rivi 48: | Rivi 52: | ||
==== Käytetään siirtolinjamuuntajia ==== | ==== Käytetään siirtolinjamuuntajia ==== | ||
On suositeltavaa käyttää siirtolinjamuuntajia! | On suositeltavaa käyttää siirtolinjamuuntajia! | ||
* | * Virta kulkee siirtolinjassa, eikä varsinaisesti tarvitse esim. ferritti-toroidia (toki se auttaa!) | ||
* Kierretyn parin tai striplinen lisäksi kääminä voi käyttää (ohutta) koaksiaalia. | |||
* Kun alimmallakin käyttötaajuudella käämin reaktanssi on vähintään 10 kertaa terminointien impedanssi, virta pysyy käämeissä, eikä juurikaan mene ferriittiin -> ferriitin ominaisuudet ovat vähämerkityksisiä | * Kun alimmallakin käyttötaajuudella käämin reaktanssi on vähintään 10 kertaa terminointien impedanssi, virta pysyy käämeissä, eikä juurikaan mene ferriittiin -> ferriitin ominaisuudet ovat vähämerkityksisiä | ||
* Korkeataajuuksisten baluneiden core-häviöt ja ylipäätään taajuusvaste määräytyvät lähinnä käämin käytöksestä RF-kuristimena (oli ydintä tai ei) | * Korkeataajuuksisten baluneiden core-häviöt ja ylipäätään taajuusvaste määräytyvät lähinnä käämin käytöksestä RF-kuristimena (oli ydintä tai ei) | ||
| Rivi 70: | Rivi 75: | ||
* RF-energiaa kuljetetaan käämistä toiseen nimenomaan magneettikentän kautta. | * RF-energiaa kuljetetaan käämistä toiseen nimenomaan magneettikentän kautta. | ||
* Vaatii sydämeltä paljon enemmän, kuin siirtolinjamuuntajat | * Vaatii sydämeltä paljon enemmän, kuin siirtolinjamuuntajat | ||
* Yleensä huonohkoa toimintaa korkeammilla taajuuksilla | * Yleensä huonohkoa toimintaa korkeammilla taajuuksilla ferriitin häviöiden noustessa liiallisiksi | ||
* Mahdollistaa lähes mielivaltaisia muuntosuhteita | * Mahdollistaa lähes mielivaltaisia muuntosuhteita (esim: <b>7:11</b>) | ||
* Leveähkö kaista, ei kuitenkaan yllä ihan yhtä korkeille taajuuksille, kuin siirtolinjamuuntaja ferriitin häviöiden takia. | |||
=== Säästömuuntajat === | === Säästömuuntajat === | ||
| Rivi 81: | Rivi 87: | ||
== Viivelinjabalunit == | == Viivelinjabalunit == | ||
* 1/2 lambda (ks. esimerkkiosiosta) | * 1/2 lambda (ks. esimerkkiosiosta) | ||
* muut impedanssisovitukset | * muut impedanssisovitukset koaksiaalista toiseen, jne. | ||
* kapeakaistaisia, mutta toimivat missä siirtolinjamuuntajat eivät enää toimi... | * kapeakaistaisia, mutta toimivat missä siirtolinjamuuntajat eivät enää toimi... | ||
Versio 2. joulukuuta 2004 kello 14.14
TODO: paljon..
Yleistä
Balun on termi jolla viitataan siirtolinjamuuntajaan joka sovittaa balansoidun siirtolinjan balansoimattomaan: Esimerkiksi parijohdon koaksiaaliin. (Alunperin ajateltu nimenomaan bal->un(bal) suunnassa - eikä "unbal" kuulosta kivalta..)
Tavallisesti tällaisessa yhteydessä tehdään myös impedanssimuunnoksia.
Balunit ovat muuntajien serkkuja, mutta kaikki mallit eivät edes käytä magneettikenttää, vaan ovat enemmänkin siirtolinja- tai peräti viivelinjasovituksia. Ferriitin päälle rakennetut siirtolinjabalunit kykenevät käsittelemään saman ferriitin poikkileikkauksen pinta-alalla enemmän tehoa, kuin vastaava varsinainen muuntaja. (Noin kertoimella 4 - 10.)
Esimerkkejä
4:1 impedanssin nosto balun
Tavallisimmin tarvitaan sovitusta 50 Ω -> 200 Ω joka syntyy mukavasti tällaisella 4:1 balunilla:
1:1 unbal-bal sovitus balun
Toinen tapaus on 1:1 impedanssisovitus:
4:1 balun viivelinjatyyppisenä
4:1 balunin voi tehdä myös koaksiaalista kytkemällä sähköisen puolen aallonpituuden mittaisen koaksiaalikaapelin pätkä kuvan mukaisesti. Ks. Nopeuskerroin
Viivelinjarakenteet ovat aina kapeakaistaisia - vain muutama prosentti taajuudesta, mutta erinomaisia esim. Yagi-antennien syöttöelementtien sovitukseen.
Siirtolinjabalunit
Guanella
Guanella julkaisi 1944 paperin, jossa hän esitteli siirtolinjojen käyttöä kuristinrakenteissa niin, että ne vähentäisivät epätoivottuja moodeja balansoidun/balansoimattoman siirtolinjan suhteen sovittamisessa.
Näillä saa toteutettua helposti 1:n2 muuntosuhteita, missä n on bifilaaristen käämiparien lukumäärä. Pienellä lisäaskartelulla muitakin.
Ruthroff
Ruthroff julkaisi 1959 merkittäviä näkökulmia ongelmakenttään. Yhdistämällä yksittäisen siirtolinjan siten, että negatiivinen tai positiivinen potentiaaligradientti vaikuttaa sen pituudella, hän kykeni tekemään 1:4 balun tai unun impedanssimuunnoksen.
Näiden teoria on varsin kompleksinen.
Huomioita siirtolinjabaluneista
- Huomattava kaistaleveys (1:10 jopa 1:50) (3-6 oktaavia!)
- Korkea hyötysuhde (häviöt alle 0.2 dB toimintakaistallaan)
- Yksinkertainen rakenne
- Ei kuitenkaan tarjoa galvaanista eristystä!
Käytetään siirtolinjamuuntajia
On suositeltavaa käyttää siirtolinjamuuntajia!
- Virta kulkee siirtolinjassa, eikä varsinaisesti tarvitse esim. ferritti-toroidia (toki se auttaa!)
- Kierretyn parin tai striplinen lisäksi kääminä voi käyttää (ohutta) koaksiaalia.
- Kun alimmallakin käyttötaajuudella käämin reaktanssi on vähintään 10 kertaa terminointien impedanssi, virta pysyy käämeissä, eikä juurikaan mene ferriittiin -> ferriitin ominaisuudet ovat vähämerkityksisiä
- Korkeataajuuksisten baluneiden core-häviöt ja ylipäätään taajuusvaste määräytyvät lähinnä käämin käytöksestä RF-kuristimena (oli ydintä tai ei)
- Rakenne on itsessään laajakaistainen ainakin koko HF, usein myös VHF samalla balunilla
- Häviöt ovat desibelin luokkaa muutamasta kilohertsistä yli 200 MHz:lle
Käämien impedanssien hallinta
- Käytetään käämejä, joiden impedanssi on samaa luokkaa kuin matalampi terminointien impedansseista (esim. jos halutaan ulos erittäin matalaimpedanssista RF virtaa...)
- onnistuu stripline rakenteilla
Suljettu magneettipolku
- Suositellaan toroideja ferriittisauvojen, tai ilmasydänten sijasta
- Sauvan päälle tehty balun tarvitsee n. 4-6 kertaisen kierrosmäärän kuin toroidi
- Ilmasydämminen tarvitsee n. 10-15 kertaisen kierrosmäärän kuin toroidi ja on rajoittunut alataajuudeltaan
un-un, bal-un, bal-bal
- Sovitetaan siirtolinjan (parijohto vs. koaksiaali) ominaisuuksia toisiinsa.
Muuntajat
- RF-energiaa kuljetetaan käämistä toiseen nimenomaan magneettikentän kautta.
- Vaatii sydämeltä paljon enemmän, kuin siirtolinjamuuntajat
- Yleensä huonohkoa toimintaa korkeammilla taajuuksilla ferriitin häviöiden noustessa liiallisiksi
- Mahdollistaa lähes mielivaltaisia muuntosuhteita (esim: 7:11)
- Leveähkö kaista, ei kuitenkaan yllä ihan yhtä korkeille taajuuksille, kuin siirtolinjamuuntaja ferriitin häviöiden takia.
Säästömuuntajat
Yksi käämi, johon sekä syöttö että lähdöt on kytketty väliulosottoina. Ei tarjoa galvaanista erotusta.
Varsinaiset muuntajat
Erilliset käämit syötölle ja lähdölle. Galvaaninen erotus.
Viivelinjabalunit
- 1/2 lambda (ks. esimerkkiosiosta)
- muut impedanssisovitukset koaksiaalista toiseen, jne.
- kapeakaistaisia, mutta toimivat missä siirtolinjamuuntajat eivät enää toimi...
Lue lisää
- Kirja: "Transmission line Transformers, Jerry Sevick, Noble Publishing Corporation; 4th edition (June 1, 2001)"
- Kirja: "The ARRL Handbook" (vuosikirja)
- Kirja: "Building and Using Baluns and Ununs: Practical Designs for the Experimenter, Jerry Sevick"
- http://www.electronics-tutorials.com/basics/wide-band-rf-transformers.htm
...