Angående strömbaluner

SM0KBW

Well-Known Member
Så, nu har jag efter bästa förmåga gjort lite mätningar. Det blev så pass många bilder att de ligger i en pdf-fil.

Det är bara mätningarna och tänkt som fortsatt underlag för diskussion.

Har rättat bildrubrik på två ställen, blir lätt så när man klistrar och klipper.
 
Last edited:

SM0GLD

Vänsterhänt
KBW de GLD,
Din 1:1-balun uppvisar ett märkligt beteende.
Varför är inte SWR konstant över ett större frekvensområde?
Till och med vid ren resistiv 50ohm avviker SWR.

Har jag missuppfattat dina mätningar?

/Micke
 

JanneG

Well-Known Member
Micke GLD och Bengt KBW,
avvikelserna i SWR mot förväntat vid ren 50 ohm last skulle kunna bero på att karakteristiska impedansen hos lindningen inte är 50 ohm. En artikel som innehåller mätdata som kan vara intressanta är:
http://www.w4ymi.com/andy_w4uld/balun-all-part.pdf

Så länge man inte har koll på vad lindningsimpedansen är blir man hänvisad till "systematiska bondförsök" vid balunkonstruktion:) 73 Janne/SM0AQW
 

SM0KBW

Well-Known Member
Har uppdaterat pdf-filen med mätningar så att var balun är mätt från Z/4 till 4*Z.

Z på lindningarna är ca 100Ohm. Längden på lindningarna är ca 30cm.

@GLD:
Helt klart är det en induktiv komponent med från balunen, 30cm är kortare än 1/4 våg på alla mätta frekvenser och bör ju just ligga induktivt. Testade att svepa upp till 200MHz och den slår om och blir kapacitiv vid 158 MHz.

Hade jag lindat en balun med ett Z på 50Ohm så hade väl kurvan varit rak?


Vad jag däremot ser är att ingen av mätningarna uppvisar tendenser till resonanser med mera. Det som sker är en viss förskjutning av reaktanserna som mycket väl en obalanserad match på riggsidan bör klara av.

@AQW:
Det finns hela tiden en mer eller mindre framträdande puckel runt 30MHz, är det möjligtvis ett spår av den "mode" växling du skrev om tidigare?
 
Last edited:

JanneG

Well-Known Member
Bengt, KBW
ja en "modeväxling" borde visa sig antingen som en puckel eller en dip i överföringsfunktionen - hur det ser ut i SWR-karakteristiken är svårare att spå något om, men det är klart att det borde synas, troligen som en puckel. Jag ska leta bland balunsrtiklarna jag samlat för att se om man kan hitta en användbar kretsmodell som inte är för komplicerad så man kan räkna litet, kan ta nån dag eller så .... //Janne
 

SM0GLD

Vänsterhänt
Hade jag lindat en balun med ett Z på 50Ohm så hade väl kurvan varit rak?


Javisst ja 100ohm lindning, så var det ju.

En jämförande mätning som jag är intresserad av vore 1:1-koppling av 4:1-balunen. Du vet den där varianten där man kan koppla mellan 1:1 och 4:1.

Då hamnar ju 100ohms lindningarna paralellt och 50ohms last borde då resultera i en bättre anpassning.

(om du har tid :))

/Micke
 

SM7EQL

Kortvågs- och UKV-tekniker
Mätdata för 1:1 balunen avslutad i 50 ohm ser inte ut att vara korrekt. Utgår man från plotten så skulle designfrekvens ligga i häradet 1-2 MHz eller där omkring.

Du skriver i pdf-filen att syftet är att se hur strömbaluner hanterar reaktiva belastningar. Sett ur mitt perspektiv så är det absolut nödvändigt att som första steg verifiera 1:1 balunen i 50 ohm resisiv last och se till att SVF ligger nära 1:1. Det märkliga är att 1:1 balunen avslutad i 110 ohm resistivt uppvisar mer förväntade värden kring 2:1 över ett större frekvensområde.

När jag tillverkar baluner och transformatorer så gör jag alltid en snabbkoll genom att ansluta en koltrimpotentiometer med så korta ledningar som möjligt och som trimmas in till lägsta SVF. En god transformator med låga förluster visar då SVF 1:1 över ett stort frekvensområde. Ibland kan det vara nödvändigt att lägga till eller dra ifrån varv för att få transformatorn att täcka det frekvensområde man önskar. Ofta lindar jag två likadana och kopplar rygg mot rygg för kontrollmätning. Här avslöjas ev brister tydligt.

En transformator med högre förluster ger alltid högre SVF, t ex 1,5:1 efter intrimning med potentiometern. För att reda ut impedansen där transformatorn fungerar som bäst mäter jag upp den inställda resistansen med ohm-meter.

Kanske jag ändå missuppfattat dina mätkurvor?

Hur kalibrerar du VNA:n innan mätningen?

/Bengt
 

SM0KBW

Well-Known Member
@EQL:

Kan inte se hur det skulle kunna bli 1:1 för denna koppling 50 Ohm -> 100 Ohm (30cm) -> 50 Ohm.

Balunen är från början avsedd att vara en 4:1 balun och impedansen i lindningarna ligger runt drygt 100 Ohm, vilket är nära det geometriska medelvärdet sqr(50 * 200) som är just 100 Ohm. För att få med 1:1 balunen så använder jag ena halvan och får därmed en missanpassning. Detta är för min frågeställning, så vitt jag kan se, inte något problem.

En "riktig" 1:1 balun ska ha 50 Ohm impedans då sqr (x * x) alltid är abs (x). Att linda en sådan och sedan mäta upp den överlämnas med varm hand till läsaren, som det brukar stå ;)


Kalibreringen gjorde jag med de medföjande 0, 1/0 och 50 Ohm kontakterna som föjer med. Har hållit ledningslängderna på någon cm , vilket väl bör vara ok när högsta frekvens är 50MHz.
 
Last edited:

SM7EQL

Kortvågs- och UKV-tekniker
Nej jag förstår inte vad du mäter och hur mätuppkopplingen ser ut. Får nog läsa igenom hela tråden igen och se om det klarnar.

/Bengt
 

SM0KBW

Well-Known Member
Javisst ja 100ohm lindning, så var det ju.

En jämförande mätning som jag är intresserad av vore 1:1-koppling av 4:1-balunen. Du vet den där varianten där man kan koppla mellan 1:1 och 4:1.

Då hamnar ju 100ohms lindningarna paralellt och 50ohms last borde då resultera i en bättre anpassning.

(om du har tid :))

/Micke

Det får bli en senare mätning i så fall, det är rätt omfattande att göra mätserierna och få till ett dokument. Men du har rätt att en sådan koppling borde vara en bättre 1:1 balun och ytterligare ett argument för switch versionen.
 

SM0KBW

Well-Known Member
Nej jag förstår inte vad du mäter och hur mätuppkopplingen ser ut. Får nog läsa igenom hela tråden igen och se om det klarnar.

/Bengt

DEt är två FT114-43 kärnor vardera lindade med 8 varv 0,8mm försilvrad koppartråd som är isolerad med PTFE slang. Lindningarna ar uppdelade i 2 * 4 varv som många rekomenderar. Karakteristiska impedansen för en lindning har jag tidigare räknat fram till att vara 120,7 Ohm. Vilket som jag skrev tidigare är nära de 100 ohm som en 50/200 Ohms balun ska ha.

Balunen, antingen 1:1 eller 4:1 är kopplad till miniVNA. SWR och reaktans blir mätt för de angivna resistenserna dels i sig, dels med seriereaktans. Det vill säga vad kommer en rigg att se när man kopplar: rigg -> balun -> matarkabel.

Jag började denna tråden med några påståenden. Ett var att en strömbalun överför impedansen från ingångssidan till utgångssidan med en viss reaktiv förskjutning, oavsett om det är en 1:1 eller en 1:4 balun.

Det är det jag tycker mig se i mätningarna.
 
Last edited:

SM0KBW

Well-Known Member
Huvva, det börjar likna en disputation ;)

Men syfte var att få igång en diskussion och det har det blivit!
 

SM7EQL

Kortvågs- och UKV-tekniker
Ha ha, ja det blir kanske hett om öronen. Ingen kritik härifrån, jag bara försöker begripa vad du mätt upp i dina plottar när jag plötsligt upptäckte att jag inte fattade vad de visade.

Så mätuppkopplingen för plotten som benämns "1:1 50 ohm" är alltså ena halvan av en 4:1 balunen och där ena halvan består av två parallella trådar lindade 4 varv + 4 varv (2 sektioner). Hänger den andra halvans trådar som inte används i mätuppkopplingen fria i luften?

Är det den ena halvan som antas ha 100 ohms karakäristisk impedans och som du mäter SWR och Xs med din VNA kalibrerad för 50 ohm nominell impedans?

/Bengt
 

JanneG

Well-Known Member
Bengt, KBW,
om du med "reaktiv förskjutning" menar fasförskjutning (phase lag/lead) så har du alldeles rätt
/Janne AQW
 

SM0KBW

Well-Known Member
Ha ha, ja det blir kanske hett om öronen. Ingen kritik härifrån, jag bara försöker begripa vad du mätt upp i dina plottar när jag plötsligt upptäckte att jag inte fattade vad de visade.
/Bengt

Jo det var meningen att diskutera och jag har lärt mig/insett mycket under tiden ;)

Så mätuppkopplingen för plotten som benämns "1:1 50 ohm" är alltså ena halvan av en 4:1 balunen och där ena halvan består av två parallella trådar lindade 4 varv + 4 varv (2 sektioner). Hänger den andra halvans trådar som inte används i mätuppkopplingen fria i luften?
/Bengt

Inte riktigt så illa, först lindade jag om balunen, i ett tidigare försök hade jag reducerat antalet varv. När kärnorna var nylindade så gjorde jag 1:1 mätningarna endast på en kärna. Sedan kopplade jag ihop de två kärnorna till en 4:1 balun. Kompletterade i dag med nya mätningar och fick därmed riva 4:1 balunen för att kunna göra 1:1 mätningarna. Inga fritt hängande och spökande tåtar!

Är det den ena halvan som antas ha 100 ohms karakäristisk impedans och som du mäter SWR och Xs med din VNA kalibrerad för 50 ohm nominell impedans?

/Bengt

Ja, har inte kalibrerat annat än med de medskickade lasterna. Kanske skulle vara en ide att testa om den går att kalibrera till t.ex 100 Ohm.
 

SM0KBW

Well-Known Member
Bengt, KBW,
om du med "reaktiv förskjutning" menar fasförskjutning (phase lag/lead) så har du alldeles rätt
/Janne AQW

Nja, snarare att om du ansluter en last med reaktiva komponenter till en ledning och mäter på andra sidan så kommer man få en förskjutning av både realdelen och reaktiva delen på respektive axlar som beror av ledningens impedans och längd. För så har jag uppfattat det hela?
 

SM7EQL

Kortvågs- och UKV-tekniker
OK. Ja jag såg nu i ett annat inlägg att du hade två st skilda c:a 100 ohm 1:1 baluner. Tror att jag fattar nu. Låter i alla fall mer rimligt. ;)

Ang kalibreringen så kan den göras på flera sätt men normalt vill man väl relatera mätvärdena till mätobjektets nominella impedans. I så fall kanske du borde kalibrera för 100 ohm och se till att kabellängden är så kort det bara går så du enbart mäter på mätobjektet?

/Bengt
 

SM0KBW

Well-Known Member
@EQL:

Vet bara inte om miniVNA-pro klarar av att arbeta i något annat än 50 Ohm. Har inte sett något om det. Den består av två delar, dels den fysiska burken som ska klara av det sedan är det programvaran som kanske inte kan hantera andra arbetsimpedanser.

Å andra sidan har jag inte testat :)
 

JanneG

Well-Known Member
Bengt, KBW,
Du säger "om du ansluter en last med reaktiva komponenter till en ledning och mäter på andra sidan så kommer man få en förskjutning av både realdelen och reaktiva delen på respektive axlar som beror av ledningens impedans och längd" -- jovisst är det så!

Beträffande 4:1 balun på en enda kärna gav jag dig tidigare fel referens betr. VK1OD kommentarer - rätta adressen är A review of the Guanella 4:1 balun on a shared magnetic circuit
73/Janne
 

SM0KBW

Well-Known Member
SÅ är jag här med mina bilder igen :)

Testade att kalibrera med dels 120 Ohm dels 150 Ohm, efter kalibrering mätte jag på kalibreringsresistansen via 1:1 balun.

Först är 120 Ohm som var det värde som jag tidigare räknat fram som impedans för balunen. Var inte riktig nöjd med kurvan så jag testade med 150 Ohm resistor och där kan man väl säga att det stämmer hyfsat. Det är den högra bilden. SWR från 1:1 vid 3MHz till knappt 1:1.1 vid 50MHz och från 0 till knappt -2 Ohm för reaktansen i samma intervall.

Undra om jag räknat fel eller att de skevningar som trots allt blir gör att det är 150 och inte 120 Ohm mellan ledarna?
 

Attachments

  • CAL_120.jpg
    CAL_120.jpg
    73.9 KB · Views: 45
  • CAL_150.jpg
    CAL_150.jpg
    86.6 KB · Views: 44
Last edited:
Top