baluny schémata

další info >>>>

O anténách

Kontakt

Schémata zapojení základních druhů balunů

Všeobecně

Na této stránce uvádím pouze základní schémata balunů používaných na krátkých vlnách u amatérských stanic. Schémata jsou pro pochopení činnosti balunů důležitá. Proto je uvádím jinak, než bývá obvyklé. Na schématech proto kreslím bod, kterým je nebo by měla být stanice uzemněná. Toto je velice důležité z pohledu principu fungování anténní soustavy. Prosím prostudovat související témata o tom, proč je balun u antény důležitý a jaké jsou dvě základní role balunu - izolovat symetrickou soustavu od uzemněné nesymetrické a přenášet výkon do antény. U kratičkých popisů schémat uvádím ještě k jaké aplikaci je balun vhodný (kde se často používá) a jeho transformační poměr.

Schémata

První základní rolí balunu, jak jsem dříve uvedl, je symetrizovat. Pro tento účel se často používá proudový balun vinutý symetrickým nebo koaxiálním vedením na feritovém jádře.

Proudový balun bývá často součástí složitějších vícestupňových balunů. Bývá připojen k nesymetrickému vstupu, tj. před transformační sekci a jeho rolí je symetrizovat, nikoliv transformovat impedanci.

Některé baluny se používají k symetrizaci i transformaci impedance. Základním typem takového balunu je Ruthroffův balun s transformačním poměrem 1:4. Jeho nejrozšířenější použití je u nesymetrických tunerů, kde se především pro napájení antén s vyšší impedancí využívá jeho transformační role. Hlavní role (schopnost symetrizovat) je však u tohoto typu průměrná. Často ji tento balun plní pouze částečně, ale právě u určitých typů tunerů takovou roli zčásti plní i tuner. Na toto téma však chci napsat samostatný článek. Balun je zpravidla vinut bifilárním vinutím.

Pokud potřebujeme transformovat impedance napáječe na nižší hodnoty, cca v rozsahu od 12.5 Ohmů do 50 Ohmů, použijeme následující schéma zapojení. Nikdy mi toto zapojení nesymetrizovalo, takže vždy na prvním stupni použijeme proudový balun na samostatném jádře.

Výše popsaný balun však může být konstruován také z koaxiálního vinutí. S takovou konstrukcí lze dosáhnout výborných výsledků.

Výše uvedené schéma balunu lze použít ke konstrukci balunů s jiným transformačním poměrem, než 1:4 a princip transformace je zřejmý z dalšího schématu. Viz také druhý obrázek na této stránce (shora):

Ruthroffův transformační balun bývá také vinut s trifilárním vinutím. V takovém případě by byl schopen transformovat impedance 1:9. K základní hrubé chybě hamů patří, když takový balun použijí k transformaci impedancí mezi koaxiálním kabelem a symetrickou dvoulinkou. Přestože byly takto zavádějící informace rovněž publikovány na Internetu, dovolím si zde napsat, že to je opravdu největší "pí??ovina", kterou jsem při řešení anténního systému viděl. Přesto mi to nedalo a snažil jsem se najít alespoň jedinou anténu, která by měla vstupní impedanci přibližně kolem 450 Ohmů a bylo by možné napájet ji dvoulinkou s postupnou vlnou. Uvedené podmínce částečně vyhovuje 2 x skládaný dipól ve zcela specifické konkrétní výšce. Za určitých podmínek by to mohl být rovněž širokopásmový skládaný dipól s dalším centrálním půlvlnným rezonátorem. Ale i tak jsem hledal důvod, proč takovou soustavu napájet dvoulinkou a nikoliv koaxiálem a balunem 1:9. V tomto případě by musel být balun rovněž se dvěma systémy, s transformační částí 1:9 a s netransformující symetrizační částí.

Symetrické vedení (dvojlinka, žebříček) má proti nesymetrickému pouze jedinou výhodu. Touto výhodou jsou extrémně nízké ztráty při napájení antény stojatou vlnou. Potom už má pouze samé nevýhody, k těm největším patří vyzařování symetrického zářiče, který velice omezuje jeho využití např. při napájení směrových antén. Balun s transformačním poměrem 1:9 plní svoji symetrizační roli mnohem hůř, než proudový balun s poměrem 1:1. Proto tam, kde se přechází ze symetrické soustavy se stojatou vlnou na soustavu nesymetrickou, používá se tam dobrý proudový balun a jeho transformační role je nepodstatná. Balun 1:9 se však často využívá u end-fed (na konci napájených antén), pokud nemůžeme použít systému Single Zeppelin. Schéma vypadá takto a balun nemívá vyvedené všechny svorky symetrického vinutí. Takové zařízení se nazývá často také UNUN, protože symetrizační role se u tohoto zapojení dostatečně neprojevuje. V takovém případě se také odlišně zapojuje zemnicí svorka pro uzemnění stanice:

Pokud zapojujeme do série více vinutí, zvyšuje se nám transformační poměr balunu. Např. při použití 4 vinutí v sérii transformujeme v poměru 1:16, při 5 vinutích v poměru 1:25, při 6 vinutích v poměru 1:36. Tedy pokud ještě transformujeme. Velice významně se již od počtu 3 vinutí uplatňuje vliv parazitních indukčností a kapacit. Schéma balunu s poměrem 1:16 je zde:

Předchozí zapojení se někdy používá pro ununy. V roli balunu zpravidla dosáhneme mnohem lepších výsledků, pokud použijeme následující zapojení:

Balun s trifilárním vinutím se často také zapojuje jako Ruthroffův balun s transformačním poměrem 1:1. Provedení se často používalo renomovanými výrobci k symetrizaci směrových antén a důvodem byly maličké rozměry takových balunů. Velmi často se jako jádro používá feritová tyč. Někteří hamové konstruují tyto baluny také jako univerzální a vinou je na toroidní jádra. Schéma zapojení je zde:

Vynikající baluny s transformačním poměrem 1:4 navrhl Guanella. Tyto baluny se konstruují v nejrůznějších velikostech od nejnižších kmitočtů až po decimetrové vlny. Ke konstrukci se používá dvouděrových feritových jader, dvou feritových trubek, dvou feritových tyčí nebo dvou toroidů. Vinutí balunů Guanella může být nesymetrické nebo symetrické. Pro transformační poměr 1:4 jsou vinutí na vstupu zapojena paralelně a na výstupu do série. Pokud vinutí zapojíme paralelně i na výstupu, bude transformační poměr 1:1. Takové řešení však nemá žádnou výhodu proti jednoduššímu proudovému balunu vinutému jediným vinutím na jediné tyči nebo na jediném toroidu (podle W1JR):

Příklad balunu Guanella 1:4 se symetrickým vedením:

Závěr

Na této stránce uvádím pouze ta nejzákladnější schémata balunů s jediným pedagogickým cílem. Chci, aby si čtenář dal do souvislosti základní kategorizaci antén na uzemněné a neuzemněné, a z toho plynoucí důsledky, které se projeví ve vyzařování a základní role balunu, mezi které patří schopnost symetrizovat a schopnost přenést výkon z uzemněné (nesymetrické) části stanice do části, která má být neuzemněná (izolovaná).

Samostatnou stránku budu věnovat některým metodám různých kompenzací, pomocí kterých lze docílit jednak širokopásmových charakteristik (druhá základní role balunu - schopnost přenášet výkon ve velkém rozsahu kmitočtů), ale také extrémní schopnosti izolovat symetrickou a nesymetrickou stranu (tj. plnit první základní roli balunu) nebo konstruovat baluny s neběžným transformačním poměrem.

Na této stránce neuvádím důležité konstrukční detaily. Také toto téma budu zpracovávat samostatně. Zde však uvedu odkaz na hezky zpracovanou stránku známého PA0FRI: http://pa0fri.home.xs4all.nl/Ant/Baluns/baluns.htm, na které je rovněž uvedeno několik detailů na fotografiích.