Balun

TODO: paljon..

Yleistä

Balun on termi jolla viitataan siirtolinjamuuntajaan joka sovittaa balansoidun siirtolinjan balansoimattomaan: Esimerkiksi parijohdon koaksiaaliin.

Tavallisesti tällaisessa yhteydessä tehdään myös impedanssimuunnoksia.

Balunit ovat muuntajien serkkuja, mutta kaikki mallit eivät edes käytä magneettikenttää, vaan ovat enemmänkin siirtolinjasovituksia. Ferriitin päälle rakennetut balunit kykenevät käsittelemään saman ferriitin poikkileikkauksen pinta-alalla enemmän tehoa, kuin vastaava varsinainen muuntaja. (Noin kertoimella 4 - 10.)

Esimerkkejä

Tavallisimmin tarvitaan sovitusta 50 Ω -> 200 Ω joka syntyy mukavasti tällaisella 4:1 balunilla:

Toinen tapaus on 1:1 impedanssisovitus:

4:1 balunin voi tehdä myös koaksiaalista kytkemällä sähköisen neljännesaallon pituinen koaksiaalikaapelin pätkä kuvan mukaisesti. Ks. Nopeuskerroin

Tiedosto:Hamwiki-4 1 coaxbalun.png

Siirtolinjabalunit

Guanella

Guanella julkaisi 1944 paperin, jossa hän esitteli siirtolinjojen käyttöä kuristinrakenteissa niin, että ne vähentäisivät epätoivottuja moodeja balansoidun/balansoimattoman siirtolinjan suhteen sovittamisessa.

Ennen tätä julkaisua, ainoa tapa tehdä balun oli käyttää neljännes- tai puolen aallonpituuden mittaisia siirtolinjan (yleensä koaksiaalin) pätkiä. Sellaisenaan nuo rakenteet ovat varsin kapeakaistaisia.

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.

Huomioita baluneista

• Huomattava kaistaleveys (1:10 jopa 1:50)
• Korkea hyötysuhde
• 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!)
• 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
• Mahdollistaa lähes mielivaltaisia muuntosuhteita

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

• 1/4 lambda
• muut impedanssisovitukset
• 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

...