Ero sivun ”Balun” versioiden välillä
>Oh2mqk p (→Lue lisää) |
>Oh2mqk (1:1 unun sovitus) |
||
Rivi 29: | Rivi 29: | ||
=== 1:1 unbal-bal sovitus balun === | === 1:1 unbal-bal sovitus balun === | ||
Toinen tapaus on 1:1 | Toinen tapaus on 1:1 symmetrointisovitus [[Toroidi|toroidilla]]: | ||
:[[Kuva:Hamwiki-balun_1_1.png]] | :[[Kuva:Hamwiki-balun_1_1.png]] | ||
=== 1:1 unbal-unbal — "unun" === | |||
Kahden samaa impedanssia olevan epäsymmetrisen siirtolinjan (koaksiaalin) väliin laitettava "UNUN". | |||
Tämä tarjoaa mm. vaippavirran katkaisun tilanteessa jossa syystä tai toisesta syöttöjohtoon on tullut huomattava epäsymmetrinen virta joka näkyy ulkoisena virtana. | |||
Rakenteena käytettävän siirtolinjan (parijohdon) impedanssin pitää olla mahdollisimman lähellä koaksiaalien impedanssia. | |||
:[[Kuva:Guanella-unun-1to1.png]] | |||
=== 4:1 balun viivelinjatyyppisenä === | === 4:1 balun viivelinjatyyppisenä === |
Versio 28. toukokuuta 2008 kello 22.06
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.)
Monessa paikassa pärjätään ilmankin Balunia, mutta vaikka dipoli-antennin syöttöpisteen impedanssi onkin hyvin lähellä 50 Ohmia, syöttökaapelin vaippaan tulee vähemmän epäsymmetrisiä RF virtoja (ja kääntäen: se sieppaa niitä vähemmän keskijohtimeensa) jos balansoimattoman (koaksiaalin) ja itse dipolin välillä on 1:1 impedanssisuhteinen balun, eikä vain dipolin toinen haara ole koaksiaalin keskijohtimessa ja toinen vaipassa. Balun tekee siis myös "RF isolointia" eristäen syöttöjohdon ja antennin toisistaan.
Vaippavirtojen katkaisuun voi käyttää myös erilaisia kuristinrakenteita.
- HF:llä 10 kierrosta koaksiaalia syöttöpisteen lähellä vyyhtiin jonka läpimitta on luokkaa 15 cm.
- UHF:llä on käytetty 1/4 pituista alumiiniputkea syöttöpisteen vieressä, "sleeve balun"
Esimerkkejä
4:1 impedanssin nosto balun
Tavallisimmin tarvitaan sovitusta 50 Ω -> 200 Ω joka syntyy mukavasti tällaisella Toroidin 4:1 balunilla:
1:1 unbal-bal sovitus balun
Toinen tapaus on 1:1 symmetrointisovitus toroidilla:
1:1 unbal-unbal — "unun"
Kahden samaa impedanssia olevan epäsymmetrisen siirtolinjan (koaksiaalin) väliin laitettava "UNUN". Tämä tarjoaa mm. vaippavirran katkaisun tilanteessa jossa syystä tai toisesta syöttöjohtoon on tullut huomattava epäsymmetrinen virta joka näkyy ulkoisena virtana.
Rakenteena käytettävän siirtolinjan (parijohdon) impedanssin pitää olla mahdollisimman lähellä koaksiaalien impedanssia.
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.
OH7SV:n "windom" baluni 4:1
http://www.saunalahti.fi/hohtola/ham/windom/windom-balun.htm
("Windom" ei tarkoita OCF-dipolia, joten viite on tuolta osin hieman virheellinen.. mutta laadittava 4:1 baluni on ihan kelvollinen.)
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
- Ilmasydäminen 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.
- Suurilla tehoilla sydämen magneettinen kyllästyminen vaatii isompia ferriittejä, joka puolestaan rajoittaa ylärajataajuutta
- Rakentelijan kannattaa muistaa, että impedanssien suhde vastaa kierrosmäärien neliöjuurten suhteita:
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...
RF-kuristimet
Sleeve balun
Tunnetaan myös termillä "Bazooka".
Tämä muodostaa ¼λ mittaisen kapeakaistaisen kuristimen joka ei päästä epäsymmetristä vaippavirtaa etenemään pitkin kaapelia.
Muutamia hakutuloksia termillä "sleeve balun":
- http://www.w8ji.com/Baluns/sleeve_baluns.htm
- http://www.vhfman.freeuk.com/radio/sleeve.html
- http://kg4znc.netfirms.com/kg4znc_00000b.html
RF-choke
Tekemällä syöttöjohtoon kymmenen — kaksikymmentä kierrosta noin 15-30 sentin läpimitalla on mahdollista tuottaa kylliksi induktanssia joka estää epäsymmetrisen vaippavirran etenemisen pidemmälle pitkin syöttöjohtoa.
Tämä on toimiva ratkaisu HF-dipoleissa, esim. G5RV antennilla.
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
- http://www.angelfire.com/electronic2/qrp/unun.html Random wire UnUn
...