КВ балун своими руками
Балун является обязательным для диполей или подобных антенн, при питании коаксиальным кабелем. С радиочастотной точки зрения экран кабеля может быть смоделирован как два проводника, внутренний экран (настоящий экран, это земля) и внешний экран, который должен быть заземлён. Таким образом, диполь имеет 3 плеча, два из них находятся в диполе и экран коаксиального кабеля (внешняя сторона).
Во многих случаях коаксиал слишком длинный, что представляет собой высокий импеданс и низкое влияние на диполь, но в других случаях он представляет низкий импеданс и излучает. Это может вызвать серьёзную радиочастотную обратную связь в шэке, проблемы с ТВи, среди действительно плохих частей антенны и её направленность.
Чтобы предотвратить все эти эффекты, необходим балун. Балун — это всего лишь радиочастотный трансформатор.
Вы можете построить свой собственный балун, это довольно просто.
Используйте ферритовый стержень от приёмника AM или лучше тороид.
Поверните все катушки одновременно и соедините их правильно, как вы можете видеть на приведённой схеме.
Наиболее распространённым балуном для диполя является 1:1 (тот, что слева), но и балун 4:1 может быть полезен для проволочных антенн.
Сделайте шесть витков проволоки вокруг тороида и держите все провода параллельно между ними. Это простой процесс, который можно сделать за несколько минут. Используйте провод в соответствии с мощностью, которую вы будете использовать.
Обратите внимание на тороид, который вы используете. Используйте только хороший радиочастотный тороид. Многие избыточные тороиды являются результатом коммутации источников питания или телефонного оборудования и не могут использоваться в высокочастотном диапазоне.
В случае сомнений, проверьте тороид. Используйте фиктивную нагрузку (50 Ом для балуна 1:1 и 200 Ом для балуна 4:1) и подключите её к выходу.
1:1 Схема подключения балуна
Подключите ваш трансивер и с помощью КСВ-метра проверьте балун на тех диапазонах, для которых вы его будете использовать. Вы должны увидеть чёткий КСВ 1:1 на всех диапазонах. Если вы не видите 1:1, возможно, тороид не подходит для использования на КВ, или вы сделали неправильные соединения между катушками.
Звёздочки на чертеже обозначают начало катушки. Все они должны быть повернуты именно в этом направлении, иначе балун не сработает.
Автор не может заверить вас, что балун будет работать со всей мощностью, которую вы будете использовать.
Для мощности до 100 ватт, там не должно быть слишком много проблем с любым хорошим сделанным балуном, но более высокие мощности будут требовать другой вид тороидов или ферритовых стержней.
Если вы сделали свой балун с помощью ферритового стержня, помните, что все катушки наматываются на одном стержне!
Оголённый ленточный кабель может быть весьма полезен для QRP, а изолированный провод cooper — для более высоких уровней мощности
Автор, экспериментируя со своим самым первым балуном, узнал, что высокочастотный диполь нуждается в нём.
Если вы никогда не использовали балун, постройте его и поиграйте с ним, вы будете также удивлены, как и автор!
4:1 Схема подключения балуна
Справочно:
Балун (от англ. balun — balanced-unbalanced) — жаргонное название симметрирующих устройств, преобразующих электрический сигнал из симметричного (balanced) в несимметричный (unbalanced) и наоборот. Чаще всего для этого применяются различные виды моточных трансформаторов, выполненных на магнитопроводах, однако это не всегда верно — иногда симметрирующее устройство может быть реализовано в виде четвертьволновых короткозамкнутых отрезков выполненных из отрезков коаксиального кабеля.
Источник
БАЛУНЫ ДЛЯ КВ АНТЕНН
Балуны и юнны – незаменимые элементы антенн. Это широкополосные трансформаторы импеданса, которые мы используем для регулировки импеданса антенны в соответствии с импедансом выхода PA или адаптируем антенну с симметричным питанием к асимметричному выходу PA. Это название трансформатора. Мы используем балун (сбалансированный-несимметричный)
для адаптации симметричных антенн к несимметричному источнику питания, мы используем unun (несимметричный-несимметричный) для адаптации несимметричных антенн к несимметричному источнику питания.
Балуны и соединители напряжения чаще всего наматываются на тороидальных сердечниках из феррита или железного порошка.
Сразу отмечу, что ферритовые сердечники абсолютно НЕ ПОДХОДЯТ для построения балуна на большие мощности порядка киловатт. В основном мы будем использовать сердечники из порошкового железа! Почему?
Феррит – это керамический материал с высокой твердостью и высоким удельным сопротивлением. Его проницаемость на
1-2 порядка выше, чем у сердечников из порошкового железа. Из-за этого феррит приводит к очень высоким потерям на
вихревые токи и, следовательно, к сильному вызывающему растрескивание сердечника. Когда сердечник нагревается до определенной температуры, ферромагнитный материал изначально переходит в парамагнитное состояние (эффект Кюри), при котором сердечник теряет индуктивность, а балансир становится сильно нелинейной схемой.
С токовыми (дроссельными) балунами ситуация немного иная. Здесь цель состоит в том, чтобы максимально подавить
токи в проводниках антенны, которые включают токи оболочки в источнике питания. Известно, что это приводит к TVI. Здесь, в отличие от симуляторов, мы постараемся максимально ослабить напряжение, поэтому обычно будем использовать сердечники с высокой проницаемостью. Так как сердечник насыщается только разницей двух токов, нет опасности пересыщения даже при больших мощностях с последующим нагревом и разрушением сердечника. Эти дроссели намотаны так, что при одинаковых токах в обоих проводниках сердечник не работает (токи в обоих проводниках в противофазе).
Только если ток в одном проводе будет выше, индукция сердечника начал его замедлять. Для этого, как и в случае
симуляторов напряжения, количество витков должно быть в соответствии с Al и самой низкой производительности по тем же принципам,
В качестве балунов используются и различные другие «приспособления» (1: 1). Например, коаксиальный провод пропущен
через новодурную трубку длиной 50 см и диаметром 5 см, наполненный тонкими железными опилками. Такой дроссель очень эффективен. Или установка ферритовых вставок на коаксиальном питающем кабеле. Однако для HF требуется довольно большое количество этих ферритов. Для диапазона 160 м примерно 20 штук, для диапазона 80 м примерно 10 штук …
Разумеется, оба эти дросселя должны быть ближе к клеммам антенны.
В построении широкополосных ВЧ трансформаторов есть простое правило – так называемое « ПРАВИЛО ЧЕТЫРЕ », согласно которому без длительных полевых экспериментов даже с подключенным TRX мы узнаем, в каком частотном диапазоне будет работать наш балун. Это правило говорит нам, что:
Нижняя частота отсечки – это та, при которой индуктивное сопротивление обмотки в 4 раза выше, чем подключенное полное сопротивление. Если эта индуктивность меньше, чем в четыре раза больше импеданс, балансир будет непригоден для данной частоты.
Верхняя граничная частота – это такая частота, при которой емкостное сопротивление (паразитная емкость обмотки) в 4 раза больше, чем подключенное полное сопротивление. Если эта емкость более чем в четыре раза подключенный
импеданс, балансир будет непригоден для этой частоты.
Эти два требования немного противоречат друг другу на практике и имеют наибольшее количество проблем. Требование минимальной индукции означает либо большее количество витков, что, в свою очередь, увеличивает паразитную емкость между витками, либо большую проницаемость сердечника (то есть ферритового порошка), что уменьшает количество витков при сохранении минимально необходимой индуктивности и, следовательно, уменьшение паразитной емкости, но с другой стороны, это делает невозможным использование балуна для высоких мощностей (опасность и растрескивания сердечника).
Поэтому идеально использовать антенный анализатор для определения правильно намотанного балуна, с помощью которого мы просто измеряем эти реактивные сопротивления и сразу узнаем, что мы делаем.
Второй вариант измерения – индуктивность и сопротивление изоляции: (всегда измеряемая емкость между обмотками – это зависит от типа обмотки и прочности изоляции)
Как мы уже говорили, для использования симметрии индуктивное реактивное сопротивление как минимум в 4 раза больше, чем Полное сопротивление на самой низкой рассматриваемой частоте. Это означает, что на
первичной стороне, где мы подключаем TRX с выходом 50 Ом, мы должны достичь реактивного сопротивления Xl 200 Ом,
что означает индукцию 18 мкГн для 1,8 МГц или 10 мкГн для 3,5 МГц. Однако это зависит от того, на сколько обмоток
«разлагается» это реактивное сопротивление. У некоторых балунов он на одной обмотке, а у некоторых – на двух.
Соответственно преобразуем витки в одну обмотку. Это будет другим для балуна 6: 1, где первичная обмотка является
только частью одной обмотки, поэтому расчет будет определять количество витков начальную обмотку, а коэффициент
преобразования резьбы составляет 1: 2,4 (для балунов 1: 4 коэффициент преобразования резьбы составляет 1: 2 , для
балунов 1: 9 – коэффициент преобразования потоков 1: 3) вычисляем общее количество потоков и делим на два. Результат – количество витков на обмотке п в соответствии с требуемой индуктивность L основы индуктивность на сердечнике на 100 витках Al, рассчитайте индуктивность или симметрирующее Устройство намотки в соответствии с
качеством витки намотка.
Мотаем изолированным проводом. Для обычных выходов TRX 100 Вт, провод с поперечным сечением 0,5 мм 2 с изоляцией
из ПВХ будет достаточно. Для больших выходов вокруг кВт, необходимо использовать 1,5 мм 2 провода в тефлоновой
изоляции (ПВХ или ПЭ не подходит). В принципе, мы избегаем наматывания провода в несколько слоев, чтобы верхняя
граничная частота (высокая паразитная емкость) не была слишком низкой.
БАЛУН 1: 1 – 1,8-30 МГЦ
Провод наматываем тремя проводниками одновременно. Точки на обмотке определяют ориентацию обмотки.
Нельзя соединять отдельные обмотки в обратном направлении, а только как на схеме – конец первого с начала второй, конец
второй с началом третьей. Количество витков на обмотку в таблице ниже:
ТЕКУЩИЙ БАЛУН 1: 1 – 1,8-30 МГЦ
Этот балун отличается от балунов натяжения и более выгоден по конструкции. Он не преобразует импеданс, но блокирует любые токи. Поэтому для этого балуна предпочтительнее тороидальный сердечник с высокой проницаемостью. В
этом сердечнике происходит насыщение только за счет разницы токов в двух проводниках, поэтому нет риска перенасыщения
и сообщения сердечника.
Количество витков на обмотку в таблице ниже
Мы наматываем две бифилярные обмотки, наматывая одну бифилярную обмотку на одну половину
сердечника, другую бифилярную обмотку – на другую половину сердечника. Обе обмотки заводим с одной стороны и в одном
направлении. Затем соединяем две двойные обмотки с обеих сторон параллельной линии. В результате, если в одном поле
больше не
возникает электрическое поле. Следовательно, обе двойные обмотки должны начинаться с одной стороны и в одном
направлении, идти друг против друга внутри круга. Также можно использовать феррит с защелкой, склеив две половинки в трубку и две такие трубки вместе. Затем на линию наматываем по 3-4 нити. Затем соединяем с обеих сторон. Начнем намотку снова с той же стороны и направления. 
Мы также можем создать балун дроссельного тока, установив две петли дл я радиаторов вверху, PL на нижней стороне
и пропустив кабель RG-213, как показано на рисунке, в трубу новодур длиной 50 см и диаметром 50 мм. Залейте концы клеем Epoxy 1200 или заизолируйте их силиконом, а весь интерьер залейте ватой, как показано на рисунке. Созданный таким образом реактивный балун 1: 1 работает очень надежно. Железная стружка рекомендуется как можно тоньше.
БАЛУН 4: 1 – 1,8-30 МГЦ
Провод наматываем двумя проводниками одновременно. Точки на обмотке определяют ориентацию обмотки.
Нельзя соединить отдельные обмотки в обратном направлении, как на схеме – конец первого с начала второго.
КОЛИЧЕСТВО ВИТКОВ НА ОБМОТКУ:
БАЛУН 6:1 – 1,8-30 МГЦ
Витки наматываем двумя проводниками одновременно. Рассчитываем ответвление, разделив количество витков одной целой обмотки на 1,2, и получится количество витков на одну первичную (она занимает часть обмотки). Точки на обмотке определяют ориентацию обмотки. Невозможно соединить отдельные обмотки в обратном направлении, как на схеме – конец первого с начала второго.
КОЛИЧЕСТВО ВИТКОВ НА ОБМОТКУ:
БАЛУН 9:1 – 1,8-30 МГЦ
Провод наматывается тремя проводниками одновременно. Точки на обмотке определяют ориентацию обмотки. Невозможно соединить отдельные обмотки в обратном направлении, а как на схеме – конец первого с начала второго, конец второй с начала третьей.
КОЛИЧЕСТВО ВИТКОВ НА ОБМОТКА:
Ну а на картинке вы видете, как балуны, намотанные на ферритовые материалы, падают при большой
мощности, когда они нагреваются за счет вихревых токов, вызванных высокой проницаемостью.
Тороид на картинке (Amidon FT240-61) закончился после 800 секунд непрерывной мощности мощностью 800 Вт. Этот стандартный тороид подходит для обычных выходов выходных каскадов TRX (обычно 100 Вт).
Источник