Fördelar med stegmatade dipoler?

Discussion in 'Antenner och master' started by SA7AZQ, Apr 26, 2011.

  1. JanneG

    JanneG Well-Known Member

    Bengt,
    tillåt mig protestera litet grann :

    Om mataren till en antenn har hög common mode impedans till jord finns det ingen "smitväg" till jord för antennströmmar på matarledningen och de båda strömmarna till matarledningen är alltid lika stora och i motfas (= strömbalans). Vid utgången gäller att "what goes in goes out" - det finns som sagt ingen smitväg!

    Detta gäller även om du matar en starkt osymmetrisk antenn, t.ex. en stegmatad longwire, med en bra balanserad tuner - där är alltid feederströmmarna lika vid matarutgången ("what goes in goes out") medan strömmen uppe vid antennen i den ena feederledaren alltid är noll (slutar blint där), medan strömmen i den andra ledaren har ett ändligt värde vid anslutningen till radiatorn, störst värde om radiatorn är en udda multpel av en kvartsvåg.

    Jag vill alltså påstå att lika feederströmmar vid matarutgången inte säger något om eventuell balans på matarledningen men kan vara en indikation på att commonm modeimpedansen är (tillräckligt) hög. Ska man bedöma hur bra en antenn matas sant balanserat måste man mäta vektorsumman av feederströmmarna på två ställen längs feedern (t.ex. med en "clamp-on RF current meter" som klamras runt båda ledarna och ger amplituden av obalansströmmen) men det är ofta svårt att göra av praktiska skäl ...

    hälsar vännen Janne/SM0AQW
     
  2. SM6APQ

    SM6APQ Well-Known Member

    AQW de APQ.
    Du har säkert rätt Janne. Jag ville bara belysa problemet att min Choke-balun har en aning mindre förluster jämfört med en RG-58 koax upplindad på en ferritstav och dessutom lägre kap. mellan ingång och utgång.

    Några år efter att jag tillverkat och använt min choke-balun föreslår Per Wallander exakt samma metod. Per har i ett brev till mig ritat en T-tuner (obalanserat in/obalanserat ut) följt av en choke-balun - ett plaströr lindad med bandkabel. Skall rota i mina pärmar och se om jag kan hitta brevet!

    Jag betraktar detta koncept som en slags nödlösning för de amatörer som råkar ha en T-tuner e.d. och vill prova att mata en öppen stege till en multibandantenn.

    En sidofråga.
    När Televerkets tekniker hade ominstallerat våra rhomber i Onsala lånade teknikerna min hemmagjorda xtallstyrda sändare (18 Watt output) som med plugin-xtaller gick på samtliga amatörband och marina frekvenser.
    Av ren nyfikenhet smet jag ifrån passningen (presikriberat!) och såg då hur teknikerna kollade att feederströmmarna var lika efter 50:600 ohm balunen. Borde dom i så fall klättrat upp i stolpen och mätt feederströmmarna på flera ställen?

    73
    Bengt
    SM6APQ
     
  3. SM3BDZ

    SM3BDZ Well-Known Member

    SM3BDZ skrev:
    Kommer denna balun/choke att fungera som en sådan om den hamnar i en högimpediv punkt på feedern??

    Hmm... ditt svar är lite förbryllande. Egentligen säger du både ja och nej när du reserverar dig för att ATU måste kunna anpassa den impedans som presenteras och som då av nödvändighet måste vara lågohmig - relativt sett!

    73/Lasse
     
  4. SM6APQ

    SM6APQ Well-Known Member

    BDZ de APQ,
    Du har rätt - jag är själv litet osäker hur det fungerar med en inbyggd tuner följd av "min" chokebalun. Den inbyggda tunern har ju en begränsad relativt lågohmig utgång. Om feederändan presenterar en rel. hög impedans kommer antagligen ATUn att "vägra".

    Mitt inlägg gick ut på att försöka förbättra de förslag som föreslog den inbyggda ATUn och en strömbalun tillverkad av RG-58 lindad på en ferritstav eller, hemska tanke, en 1:4 balun. "Min" chokebalun har ju mycket liten kap. mellan ingång och utgång och bandkabeln har ju små additionsförluster vid högt SVF vilket med stor sannolikhet uppträder om anordningen skall användas på flera frekvensband. Ja, vad är annars ändamålet med konceptet?

    Per Wallander föreslog för ett 30-tal år sedan samma lösning, T-tuner plus en chokebalun närmast antennen, för de amatörer som drog sig för att tillverka en "riktig" linkkopllad balanserad tuner. (Har ej kunnat hitta hans brev!).

    73 o. tack för påpekandet
    Bengt
    SM6APQ
     
  5. JanneG

    JanneG Well-Known Member

    Bengt -APQ,

    OK Bengt - ja, teknikerna borde nog egentligen ha klättrat upp och mätt på flera ställen --- ! Men om man har byggt anläggningen med god symmetri, inte har störande metallobjekt i närheten och har en bra balun kan man nog känna sig tämligen säker på bra balans ändå. Men jag ville peka på att en god balans vid tunerutgången inte är ett tillräckligt villkor för att få god strömbalans på feedern.

    Jag har dock i det förgångna haft QSO med personer som på fullt allvar hävdat att de hade strömbalans på matarledningen till sina ändmatade zeppar därför att de hade balanserade tuners!

    Den choke-balun du beskriver, gjord med bandkabel på ett PVC-rör, tror jag är en bra komponent - inget att kalla nödlösning! Vi kunde kanske lura -7EQL att linda upp en sådan choke och mäta upp den med sina fina lab-instrument? Det kunde vara intressant att veta mer om Q-värde som funktion av frekvensen och egenresonans(er) hos en sådan balun. I äldre ARRL-handböcker fanns beskrivningar på luftlindade baluner med bifilärlindningar (de liknade B&W-spolar) - men de kom väl ur bruk när bra ferriter började bli tillgängliga.

    73&DX Janne/0AQW
     
  6. LA8EKA

    LA8EKA New Member

    Last edited: Jan 15, 2013
  7. SM3IXY

    SM3IXY Well-Known Member

    Kanske G5RV inte er så dum (om man stämmer av vid matn.punkten med autotuner)

    /0 Aj X Why (IXY)
     
  8. SM0AOM

    SM0AOM Well-Known Member

    För snart 10 år sedan satte jag en luftlindad balun grovt kopierad efter B&W:s balunspolar efter en obalanserad 1 kW automatavstämmare (SRT ATM1000), och matade en 2x19 m dipol med detta via 450 ohms stege.

    Anordningen fungerade överallt i HF-området utom på de två band (18 och 24 MHz har jag för mig) där spolarna hade självresonanser.

    Förmodligen hade jag tur med längden på matarledningen.

    Automatavstämmare med någon form av common-mode drossel verkar fungera bra även för andra aktörer; en och annan Icom AT-130 har försetts med luftlindade CM-drosslar på matningssidan och placerats i matningspunkten av inverted-V antenner. Några ferriter utefter signal- och HF-kabel får ta hand om kvarvarande mantelströmmar. Kanske inte att rekommendera för höga effekter, men de 150 W som en AT-130 tål verkar inte vara några bekymmer.

    73/
    Karl-Arne
    SM0AOM
     
  9. SM0KBW

    SM0KBW Well-Known Member

    Några frågor:

    Vad är B&W balun spolar?

    Om nu 1:1 strömbalun är en bra lösning, förstörs då de goda CM-egenskaperna när man tar två och gör en 1:4 dito?
     
  10. SM3BDZ

    SM3BDZ Well-Known Member

    Ok Bengt och tack för din förklaring! Att jag frågade var inte för att "ifrågasätta" utan för att jag själv känner en viss osäkerhet om funktionen under vissa typfall. Helt klart så är det en bättre lösning än att linda koax på en ferritstav - i detta sammanhang!

    Är även helt enig med dig när det gäller 1:4 balun...

    73/Lasse
     
  11. JanneG

    JanneG Well-Known Member

  12. SM0KBW

    SM0KBW Well-Known Member

    Tackar, inte lätt för en amatör som lindar sina egna att veta ;)
     
  13. SM6APQ

    SM6APQ Well-Known Member

    KBW skrev:

    Om nu 1:1 strömbalun är en bra lösning, förstörs då de goda CM-egenskaperna när man tar två och gör en 1:4 dito?


    KBW m fl. de APQ

    För att lättare förstå skillnaden och funktionen provar jag att förklara med några enkla skisser.

    a) Föreställer en fulltransformator. Primär och sekundär är galvaniskt skilda. Primär får anses obalanserad eftersom ena tilledningen är ansluten till elcentralens nolla och kan betraktas som ”jord”. Sekundären kan betraktas som balanserad.

    b) Motsvarar på sätt och vis en fulltransformator. Ingång och utgång är INTE galvaniskt åtskilda men RF-mässigt isolerade från varandra tack vare induktansen i spolarna

    c) Visar funktionen på en 1:4 balun genom att byta ut spolarna med två fulltransformatorer.

    Skissen visar två 230 volts fulltransformatorer som är parallellkopplade på ingången och seriekopplade på utgången.
    Antag att den påförda spänningen är 230 Volt och strömmen 2 Ampere. Effekten blir då 460 Watt och ”impedansen” 115 ohm. Spänning och ström fördelar sig i de två transformatorerna som då erhåller 230 Volt och 1 Ampere. Resultatet blir 230 Watt och 230 ohm i vardera transformatorn. Eftersom sekundärerna är seriekopplade på utgången erhåller vi 230 + 230 = 460 Volt. Strömmen som flyter i sekundärlindningarna blir densamma, 1 Ampere. 460 volt och en 1 Ampere resulterar i en ”impedans” på 460 ohm och effekten blir den samma som på ingången, 460 Watt. (Vi bortser för ev. förluster i fulltransformatorerna). Resultatet blir att vi har transformerat 115 ohm till 460 ohm, en fyrdubbling eller 1:4.

    d) Beväpnad med ovanstående förklaring tror jag det är lättare att förstå den avbildade 1:4 balunen. Liksom i bild c) är ingångarna parallellkopplade. Vi antar 70,7 vid 1,4 Amperer på ingången vilket blir ungefär 50 ohm och cirka 100 Watt. Effekten fördelar sig i spolar 1 och 2 och resulterar 70,7 volt och 0,707 Ampere i vardera spolparet vilket resulterar i 50 Watt vid 100 ohm. Precis som i skiss c) är sekundärerna seriekopplade och två seriekopplade spänningar, 70,7 + 70,7 = 141,4 Volt . Strömmen blir oförändrad, 0,707 Ampere. Resultatet 141,4 : 0,707 = 200 ohm och naturligtvis, 141,4 x 0,707 = 100 Watt. Vi har åstakommit en 50 : 200 ohm (1:4) balun.

    Ursäkta för dålig bild.

    73
    Bengt
    SM6APQ





    .
     

    Attached Files:

    Last edited: Jan 16, 2013
  14. SM0KBW

    SM0KBW Well-Known Member

    @APQ:

    En i raden av förklaringar till hur en 4:1 TLT fungerar. Men min fråga är varför den skulle vara så mycket sämre en 1:1 TLT när det gäller "common mode rejection".

    Är medveten om att antenner och dess matningar är radioamatörens "heliga graal" och att bittra bataljer utkämpas för just den egna lösningen. Men finns det något basalt jag missat eller några praktiska mätningar som påvisar att 4:1 strömbalunen är mycket sämre?
     
  15. SM6APQ

    SM6APQ Well-Known Member

    KBW de APQ.
    Vad betyder TLT?
    Är inte riktigt på det klara med vad du syftar på?
    En 1:4 balun är avsedd att användas när lasten är omkring 200 ohm. Den kan konstrueras som två strömbaluner enligt min föregående beskrivning. Denna typ av balun användes i högeffektutförande (> 10-kW) för att anpassa 60 ohms koaxialkablar till matningsändan på exponential-tramsmissionsledningarna som var 240 ohm och som sedan matade en rhombantenn.

    En common-mode eller strömbalun användes där lasten är omkring 50 ohm och man avser att åstakomma en balansering på utgången.

    Båda typerna av baluner är "rumsrena" under förutsättning att man konstruerar dom med "sunt" material.

    Angående "heligt graal" så kanske det stämmer på vissa amatörer. Själv har jag inga egna lösningar. Jag har valt och tillverkat antenner, transmissionsledningar och antennavstämningsenheter som är beskrivna i radiohandböckerna. Försökt att välja ut den lösning som bäst passar mina förhållanden.

    73
    Bengt
    SM6APQ
     
  16. SM3BDZ

    SM3BDZ Well-Known Member

    Kanske kan detta vara en förklaringsmodell. Det vi i alldagligt tal kallar "strömbalun" är ingen transformator utan en HF drossel.

    Det den gör är att HF-mässigt skilja in och utgång, med avseende på common-mode strömmar, t ex den ström som flyter på utsidan av en koaxialkabels mantel. Dess "HF-isolerande" egenskap gör då även att den får verkan som en balun med omsättningstalet 1:1.

    En balun med annat omsättningstal, måste av nödvändighet utgöras av en HF-transformator, som kan konstrueras på lite olika sätt. Fulltransformator eller spartransformator.

    Precis som APQ skriver så är den då menad att avslutas med 200 ohm och resistivt, om den har omsättningstalet 1:4 (för impedans) och matas med 50 ohm. Det finns då även regler för hur lindningarnas reaktans skall förhålla sig till termineringsimpedansen för respektive lindning.

    Att använda en sådan transformator i ett sammanhang där termineringsimpedansen är okänd, frekvensberoende och oftast reaktiv är ingen behaglig arbetsmiljö för denna och den kan helt enkelt inte arbeta så som man tänkt, utan ger istället upphov till förluster.

    73/Lasse
     
    Last edited: Jan 17, 2013
    1 person likes this.
  17. SM0KBW

    SM0KBW Well-Known Member

    Det är samma transformator oavsett om du gör en 1:1 eller en 4:1 med bara den skillnaden att det är 2 stycken 1:1 TLT i 4:1 versionen. Alla argument angående 4:1 balunen bör alltså även falla tillbaks på 1:1 TLTn och den allmänna sanningen att det är bättre med anpassning direkt vid matningspunkten :)

    Rent praktiskt har jag inte märkt någon skillnad mellan 1:1 Guanellan och 4:1 dito. Det hela är mer en praktisk fråga om vilket impedansområde som är aktuellt.

    OBS jag talar bara om strömbaluner även kallade Guanella eller TLTs inte den vanliga 4:1 spänningstransformatorn. Jag får känslan av att du försöker tala om för mig hur en sådan fungerar under okända reaktiva laster och det är alldeles korrekt.
     
    Last edited: Jan 17, 2013
  18. SM3BDZ

    SM3BDZ Well-Known Member

    >SM0KBW:

    Nu får du nog förklara för oss okunniga vad du avser med TLT? Gärna med skiss som visar 1:1 resp 1:4.

    73/Lasse
     
  19. SA3BYC

    SA3BYC Well-Known Member

    Ja och var gärna övertydlig med hur du menar med skillnaden mellan TLT och det du kallar "den vanliga 4:1 spänningstransformatorn"?

    73/Johan
     
  20. SM0KBW

    SM0KBW Well-Known Member

    @APQ

    TLT betyder Transmission Line Transformer, tror att det är det "vetenskapliga" namnet på det som vi kallar strömbalun eller choke. Din eminenta balun som du visade på bild faller väl även den in gruppen :)

    Använde ordet i god tro att det var ett vanligt begrepp bland RF-ingeniörer, var inte meningen att namedroppa, utan på ett enkelt sätt slippa att den vanliga trifilära spänningstransformatorn skulle komma med i debatten ;)
     
    Last edited: Jan 17, 2013

Share This Page