BALUN для КВ антенны
05.02.2012 21:26 |
| Уголок радиоконструктора |
Так называемый «токовый Balun» в ряде случаев эффективнее классических вариантов симметрирующих устройств .
Его принцип работы прост — создать для токов, протекающих по поверхности коаксиального кабеля фидера антенны, сопротивление. заметно большее, чем волновое сопротивление кабеля. Реализуют его двумя способами. Для работы на одном или на нескольких соседних диапазонах можно из кабеля изготовить катушку индуктивности . Но этот способ из-за ограниченной индуктивности такой катушки (при разумных конструктивных размерах) не подходит для многодиапазонных антенн. Второй способ — реализация катушки индуктивности (ВЧ дросселя) с использованием магнитопроводов из феррита. Вариант выполнения такого «токового балуна» на кольцевом магнитопроводе приведён в . Другой способ — использование трубчатых ферритовых магнитопроводов, которые надевают непосредственнона коаксиальный кабель. Подобные магнитопроводы широко используются, например, в компьютерной технике для устранения помех, которые могут проникать в устройства по соединительным кабелям.
При изготовлении «токового балуна»возникают два основных вопроса— какую начальную магнитную проницаемость должен иметь материал магнитопроводаи какой длины должна быть «рубашка», которую образует на кабеле магнитопровод. Что касается материала магнитопровода,здесь следует применять феррит, который рекомендован производителем для широкополосных применений в КВ диапазоне. Например, известная американская фирма Amiton для таких применений
рекомендует материалы, которые имеют условные обозначения 43 и 77. У первого начальная магнитная проницаемость 850. у второго — 1800. Они подходят для широкополосных применеий.
Для примера приведём характеристики «токового балуна», сконструированного W7JI. Он изготовил его из отрезка коаксиального кабеля RG-58С/U, а для корпуса использовал сантехнические ПВХ элементы (см.рисунок). Основу балуна составляет отрезок кабеля (длина заготовки с запасом на разделку концов — 25 см), один конец которого распаян на разъём, установленный на заглушке. К нему подключают фидер. Другой конец разделывают для дальнейшего подключения к полотну антенны. Перед этим на кабель надевают пять ферритовых трубок из материала 43. Автор использовал трубки фирмы Palomar (есть их полный аналог
фирмы Аmiton — FВ 43-5621). Эти трубки имеют внутренний диаметр 6,4 мм, внешний диаметр — 14,3 мм, длину — 28,6 мм. Таким образом, у получившейся ферритовой «рубашки» кабеля длина около 14,3 см. Измерения в лаборатории АРР1- показали, что этот балун имеет импеданс около 500 Ом на диапазонах 7 и
28 МГц и 600…1000 Ом на остальных КВдиапазонах, кроме диапазона 3,5 МГц. На нём импеданс будет примерно 260 Ом. Увеличить его, если в этом возникает необходимость, несложно — надо взять отрезок кабеля немного большей длины и увеличить число трубок «рубашки». Этот «балун» без нагрева выдерживает (по измерениям в лаборатории АРР1-) мощность 500 Вт, а вносимые потери не превышают 1 дБ. Если нет фирменных ферритовыхтрубок, о которых говорится в этой статье, можно попытаться использовать аналогичные от старой компьютерной техники, измерив их начальную магнитную проницаемость и скорректировавпри необходимости длину «рубашки».
ЛИТЕРАТУРА
1. Два вида «балунов» — какой лучше? —Радио,2011, № 4, с.59, 60.
2. Balun из фидера. — Радио, 2001, № 11,с.65.
3. Поляков Balun или не Balun? -Радио, 2002, № 1,с.65…
Б.Степанов RU3AX
Полностью статью читайте в журнале «Радио» №2 за 2012г.
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).
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.
https://youtube.com/watch?v=QJl3S9x6K_I
Трансформаторы с объемным витком (индуктивным шлейфом)
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 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.
использованная литература
Общие ссылки
- Гуанелла, Г. «Новый метод согласования импеданса в радиочастотных цепях». Браун Бовери Ревью , сентябрь 1944: 329–329.
- Севик, Джерри (W2FMI). Трансформатор линии передачи , Американская лига радиорелейной связи , 1990, ISBN 0-87259-296-0 .
- Севик, Джерри (W2FMI). Создание и использование балунов и балунов: практические конструкции для экспериментатора . 1994 г.
- Справочник по радиосвязи , 5-е изд. ( Радио Сообщество Великобритании , 1976) 12.41, 13.5.
- Стро, Р. Дин. ARRL Антенная книга . 20-е изд. (Ньюингтон, Коннектикут: Американская радиорелейная лига , 2005) ISBN 0-87259-904-3 .
