Tankar om baluner mm

SM0UAN

Well-Known Member
Jag funderar lite över detta med impedansanpassning och, som titeln antyder, baluner.

Man kan ju "nätsöka" och få hur många olika förslag som helst på utförande av just baluner, men jag funderar lite på grunderna.

Om man bara vill göra en konvertering bal-unbal, eller galvanisk isolering utan någon anpassning, borde väl en balun kunna utföras som en transformator 1:1. För RF tänker man då troligen på järnpulver/ferrit i kärnan, men i princip borde väl även luftlindat funka för exempelvs HF och högre frekvenser?

Om man vill få till impedansanpassning (mellan typ matarledning och antenn) så bör ju en "balun" kunna utföras med anpassade lindningar. Lite allmänt skulle ju jag anta, att det är samma generella regel som man använder för övrigt, dvs att impedansomsättningen är = varvtalsomsättningen i kvadrat, men är det kanske andra faktorer som dyker upp och rör till det hela vid RF?

Om jag skulle vilja matcha en 50 Ω koax till en 75 Ω vertikalantenn (eller en 300 Ω vikt dipol), kan jag då *i princip* bara linda två spolar på varandra med rätt varvtalsomsättning och det skulle funka, eller är man då helt ute på cykeltur i det tänket?

Om det finns tips på läsning i ämnet, som kan göra en klokare, är jag intresserad. "Recept" kan man alltid hitta, men det blir ju lite mer kul om man även förstår vad man lagar till.
73 de sm0uan
 
Om man bara vill göra en konvertering bal-unbal, eller galvanisk isolering utan någon anpassning, borde väl en balun kunna utföras som en transformator 1:1. För RF tänker man då troligen på järnpulver/ferrit i kärnan, men i princip borde väl även luftlindat funka för exempelvs HF och högre frekvenser?
En 1:1 balun tillverkar lämpligast som en strömbalun/choke. Denna lindas på en ferritekärna.
Vill man åstadkomma galvanisk isolation måste man linda en spänningsbalun i form av en fulltransformator. Även denna bör lindas på en ferritekärna. Dessa två alternativ ger god bandbredd men i fallet spänningsbalun krävs att man lindar så man åstadkommer god koppling mellan primär och sekundär.
Vill man endast transformera över en begränsad bandbredd kan man använda en järnpulverkärna eller lufttlindad spole.
Dessa två alternativ skall då bringas i resonans med hjälp av en paralellkondensator.

Om jag skulle vilja matcha en 50 Ω koax till en 75 Ω vertikalantenn
Då använder man en 1:1 choke och efter den placeras en Unun (spartransformator) med lämplig omsättning som sedan kopplas till antennen.
 
Tackar för matnyttiga tips! Det får nog bli en stunds praktiskt pyssel och mätande framöver...
 
hej ang en vikt dipol
då passar en 1:6 balun den tar ner 300ohm och passar till 50ohm
en 1:1 balun håller 50ohm till 50 ohm
kan möjligen användas som choke eller strömbalun
mvh sm7nbo
 
Tack för inlägget! Det var nog ungefär så jag tänkt mig, vad gäller impedansomsättningen. Det jag funderar mest på är nog metoder för konstruktion och lindning av de här anpassningsanordningarna, typ hur långt man kommer med luftlindade spolar och såna saker.

Utan tvivel kan man räkna ut eller datorsimulera i princip allt, men jag ska koppla upp lite "hands-on" framöver och prova några varianter; återkommer om det finns nåt att berätta. Gott Nytt År!
 
Vissst finns det enormt många skolor om baluner.
Lika många experter som det finns metoder att göra baluner.
Första gången jag såg en balun var hos SM4SN i Hagfors, måste ha varit mitten av 60 talet, som nybliven mopedägare....
Den bestod av en stor plåtlåda, omkring 300 mm i kub. I den fanns två jättelika spolar, sk Coilstock. Förmdodligen var de bifilärt lindade och satt bredvid varandra. Och jag tror de var kopplade som en Guanella balun. Modellen av balun har senare förvunnit i glömska vad jag vet. Till förmån mot de som lindas på toroider. Men jag minns att det var allmänt motstånd mot ferritkärnor, de skulle orsaka TVI och alla möjliga otyg. Idag vet vi att en balun även om den är lindad på en toroid av ferrit minskar problem med TVI och RFI. Där vi ibland ser de som är lindade på järnpulver och andra på ferritmaterial. Varför man använde järnpulver i USA ARRL är en bra fråga, kanske de tycker att tillverkaren bör premieras....
Idag gäller nog ferritmaterial till 99%.
Min erfarenhet är att ju färre varv vi kan ha på balunen ju bättre, och ju högre i frekvens går den. För de lägre frekvensrn kan man istället för att ha fler varv använda dubbla kärnor. Såldes mycket ferrit och få varv ger stort frekvensområde.
Varför man inte bara lindar två spolar som en fulltransformtor är för att minska förlusterna, minska strökapcistanser och minska risken för att få resonans på någon frekvens. Genom att göra en autotransformator får vi mindre tråd bättre koppling och därmed mindre förluster.
Man använder olika metoder exvis tvinnade trådpar, eller parallella trådpar.

Lyckas man öppna en kommersiella balun finner vi ofta något väldigt enkelt.
Exvis i en B&W T2FD antenn där det krävs minst 1:9 i omsättning, finner vi en av de allara enklaste fulltransformatorerna.

Ser vi på de idag mest förekommande slutsteg i våra radiostationer, finner vi stora kärnor och få varv.
Exvis 1 varv med mittuttag till sluttransistorerna, och en fyra fem varv till 50 Ohm ut.
Ferrit som en halv tändsticksask räcker för mer än 100 W.

Klart att alla beskrivningar och all teori som vi finner på nätet blir svårt att ta till sig.
Så man får väl bygga och prova då. Cut and try....

Hur bedömer man om balunbygget har 0.1 eller 0,3 dB dämpning? En bra fråga va, då duger inte S-metern i andra änden av radioförbindelsen.
Men blir den varm är det nåt lurt.....

SM4FPD
 
En HF-spärr, eller RF-Choke, är en form av balun.
Och det förekommer luftlindade sådana som SM7NBO nämner.
Till och med invändigt i lite dyrare raiostationer finns små RF-choke, elelr strömbaluner på alla koaxar som förbinder de olika korten.
Många baluner man köper består av en sådan, men lindad på en ferrit.
Vill man få verkan av HF-spären, elelr srömbalunen under 10 MHz så behövs mycket mer än 12 Varv.
Med många varv får vi en massa kapacitans, som ställer till det.
Så då hamnar vi där igen, ferritkärna...... I alla fall under 10 MHz.

Jag minns när den berömda flerbandsdipolen W3DZZ såldes.
Plötsligt fanns den med srömbalun, hängande under matningspunkten.
Den bestod av omkring 10 varv av RG-58 i en ring om c:a 30 cm diameter.

Dvs en strömbalun av tvåledare eller koax kan se ut lite hur som helst.

W3DZZ är i första hand en tvåbands spärrkresantenn, för 3,5 och 7 MHz. Verkan av den luftlindade choken är där närmast ingen.
Möjligen med tio sådana i serie.....

Baluner har en annan egenkap som kan vara bra, den ger antennen likströmsmässig kortslutning, dvs den kortsluter statiska urladdning, och skyddar därmed mottagaren.
Det gör inte strömbalunen, eller RF-choken.

Om detta är vikigt är en sk bra fråga, förr var det bra. Men dagens radiostationer har ofta skydd, exvis en liten DSA301 som är en VDR.
Även gasurladdningsrör förekommer.

I datorvärlden börjar baluner komma, på balanserde höghastighetskablar.

På 28 - 50 MHz kan en liten luftlindad spole vara utmärkt och man kan ha flera utmed sn kabel.

Generellt är det alltid bäst att åstadkomma så att antennen strålar av sig själv utan att man behöver göra konstgrepp på koaxen.
Men det kan vara svårt.

Inte ens i parabolen för mikrovågor slipper man ifrån baluner. Där ser den mer ut som ett antal ringar omkring mikrovågshufvudet. Var och en kvartsvågsbalun.

SM4FotPeDahl
 
För att mäta upp en baluns förluster.
1. Lägg in den i en låda av frigolit. Mät temperaturökningen i lådan. Lådan bör vara av sådan storlek att temperaturökningen uppgår till 15-40 grader.
2. Ta ut balunen och montera in ett effektmotstånd i lådan (inte i direkt kontakt med frigoliten). Anpassa effekten för samma temperaturökning.
 
Tack för kommentar! Det låter som en "kalorimeter" eller vad man nu kallade dem, anordningar för att mäta värmeutveckling vid kemiska reaktioner och sådant. Funkar säkert.

Efter att ha tagit del av alla kommentarer och läst delar av materialet, så inser jag att jag borde ha formulerat frågan bättre. Det jag primärt är intresserad av, är impedansomvandlingen. Det är uppenbarligen inte helt självklart att det har med baluner att göra.

Jag menar att man kan tänka sig följande sträng av enheter:
1. Slutsteg > impedansanpassning till 50 Ω. I princip en utgångstrafo som anpassar slutrörens/sluttrissornas bekväma arbetsmiljö till 50 Ω. Antar jag... Rätt eller fel? En sådan måste väl finnas i alla sändare, som hävdar 50 Ω utgång?

2. Transmissionskabel 50 Ω, oftast kanske en koax?

3. Koppling mellan transmissionkabel och antenn, dvs en "svart låda" som kan anpassa antennen till matningens 50 Ω.

Det sistnämnda är punkten där jag har funderingar. Om man nu har en antenn som är avstämd och visar 50 Ω last vid den avsedda frekvensen är det nog inte ett problem, men om man nu har en anpassad antenn (ex. vikt dipol) som visar 300 Ω, hur anpassas matningen (transmissionskabeln) till antennen? Ytligt sett skulle man väl kunna tänka sig en anpassningstransformator med impedansomsättningen 1:6 och att det borde gå att linda ihop en sådan relativt enkelt, men det kanske är ett feltänk av värsta sort vid frekvenser runt 145 MHz. Vid AF och låg RF borde det ju funka, men praktik och teori är inte alltid kompisar.

Tar tacksamt emot synpunkter!
 
1. Halvledarslutsteg har alltid en trafo på utgången. Oftast "step up" mot 50 ohm.
Rör använder sig av avstämda L/C-kretsar från hög impedans ner till 50 ohm.

2. Kabel, oftast koax.

3. Denna box är ju själva "antennanpassaren" som kan monteras direkt vid antennens matningspunkt.

En vikt dipol för vhf matas oftast med en 4:1 1/2wl koaxbalun monterad direkt i matningspunkten och därefter koax ner till TX.
 
Tack!
Vad gäller 1 och 2 är det rätt mycket som jag misstänkte - syns ju ofta på schema hur det är tänkt. För ett rörslutsteg är det väl inte helt ovanligt med en avstämd avstämd anodkrets som också är "utgångstrafo" till 50 Ω, dvs med en "utgångslindning".

Det jag undrar rör punkt 3. I princip borde det väl gå att ha en motsvarande typ av trafo mellan transmissionsledningen och lasten (antennen) som man har i själva sändaren? Förutsatt att man har ett visst frekvensområde att jobba med, inte en allbandslösning. En avstämningsenhet är väl nån form av lösning, såklart, men om man så att säga känner till lastens impedans, och vet att man måste anpassa matningen till lasten i anslutningspunkten. De flesta lösningar jag har sett handlar om att jobba med själva anslutningskabeln, men är tanken med en "ren transformator" helt omöjlig?

Det kanske blev lite mer principresonemang än praktisk lösning här, men det kanske är OK.
 
Låt oss ta ett exempel.
En dipol matad med 450 ohm bandkabel.
För att då anpassa denna bandkabel kan man givetvis använda sig av en 9:1 transformator placerad nära sändaren.
Förutsättningen för detta är då att bandkabeln är ansluten till en antenn som har en impedans av 450 ohm.
Om antennen inte håller 450 ohm så blir ju inte heller impedansen i slutet på bandkabeln 450 ohm.

Jag tycker nog att transformatoranpassning är en bra lösning där man vet att impedanstransformeringen stämmer med lasten.

4:1 balun är ju lätt att konstruera men att hitta en 200 ohm bandkabel blir värre.
Däremot går det ganska bra att med lite trix att få en antenn anpassad till 200 ohm.

Jag kör själv med 1:1 eller 4:1 balun som jag automatiskt väljer beroende på impedansen i änden på bandkabeln.
Allt för att komma så nära 50 ohm som möjligt och kanske t.o.m. slippa antennavstämmaren.
 
Prova gärna att göra en 1:6-transformator för 145 MHz enligt Sevics recept, en plastring borde duga eller en järnpulverring av den allra högsta VHF-sorten om effekten är låg. Nedanför följs den av en strömbalun som kan göras av lättböjlig koaxkabel eller en "kvartvågs-stub".
För 300 ohms-dipolen på VHF till 50 ohm är den bästa lösningen en halvvågsbalun av 75 ohm koax och nedanför den en kvartvågstransformator av 60 ohm koax.

Lennart
 
Det här ämnet verkar lite besläktat med HiFi-världens diskussioner om kablar, eller elektronrör vs trissor - ibland superintressant, men med svåra tassemarker att komma igenom. Jag är troligen delvis ute på cykeltur, eftersom jag inte är helt hemma på terminologin, eller har en gammal ordbok eller nåt.

Jag hade uppfattningen att det var två funktioner man gärna ville ha greppet om: Den ena är att få en omvandling mellan obalanserad matning (koax, exempelvis) och balanserad last (en dipol?), dvs "balun-funktionen", eller tvärt om. Den andra vore då möjligheten att anpassa impedansen mellan matning och last. Förutsättningen är att man till slutsteget kan ansluta en transmissionslina med rätt impedans, och att i änden på linan ska det sitta en last, med nån viss impedans; om denna inte är samma som matningen, måste det finnas en impedansanpassning.

Om man som exempel tar tvåmetersbandet 144-146 Mhz, så är det ju en begränsad bandbredd att jobba med. Man har en rig med 50 Ω utgång (inte helt ovanligt) och en lämplig 50 Ω -koax till ett ställe där man sätter upp sin antenn. Om man då (oavsett om det är en dum idé) väljer en vikt dipol med impedansen 300 Ω, så ser det ju för ett otränat öga ut som om man behöver göra en un-bal manöver, och en impedansanpassning 1:4 dessutom.

Rent principiellt skulle det väl vara möjligt att "helt enkelt" linda en lufttrafo med 5 och 10 varv med god kopplingsgrad, i nån lämplig diameter, och därmed lösa problemet vid antennen?

Det verkar dock av kommentarer och föreslagen läsning vara mer gångbart att jobba med att linda transmissionsledningarna eller introducera kvartsvågstransformatorer i matningen. Beror detta på att dessa lösningar är bättre vad avser förluster eller på nån annan parameter som jag inte har lyckats identifiera?

Jag är mycket tacksam för alla inkomna kommentarer, och hoppas ni har tålamod att hålla tråden igång en stund till!
 
En 4:1 Guanellabalun ger ju både impedansomsättning och balun funktion. Funkar bra på kortvågen men ger nog en del förluster på VHF.
Antenner för 144MHz brukar använda sig av en 1/2-vågs transformator tillverkad av koaxkabel. Detta är en spänningsbalun så jag föredrar att lägga till en 1:1 strömchoke för att hindra mantelströmmar. Denna 1:1 choke kan givetvis också användas som 1:1 balun.
Det är nog ingen slump att man föredrar direktkopplade baluner före luftlindade transformatorer.
En sådan luftlindad transformator kan ju bringas till resonans för att på det viset förbättra kopplingsgraden men då blir den ju smalbandig.
Dessutom behövs kanske en strömchoke för att minska mantelströmmar.

Vissa antennkonstruktioner använder en luftlindad spole direkt i matningspunkten mellan dipolhalvorna.
Matningen sker då över några av dom mittersta spolvarven där impedansen är lämplig.
Detta fungerar ju som en spartransformator med hög kopplingsfaktor.
Till detta behövs sedan en 1:1 balun eftersom spartransformatorn är en bal-bal.

Det är inte alla antenner som är av typen vikt dipol trots att den matas via en 4:1 1/2-vågstransformator.
Genom att kortsluta matningspunkten med en liten induktans kan impedansen hos en vanlig 72 ohms dipol tvingas till 200 ohm.
Denna matchning kallas ibland Betamatch. Induktansen har formen av ett U med långa ben.
Återigen kan den enkla 1/2-vågstransformatorn användas.

Dipoler på VHF använder också gammamatning som är en obalanserad matning och kräver således ingen balun.
 
Det finns tidigare trådar att ta del av där diskussionernas vågor gått höga, den största stridsfrågan är om man kan använda baluner i transmissionssystem som har stående våg. Jag har ingen som helst lust att tröska igenom debatten igen då jag fick rätt mycket påhopp för mina ståndpunkter.
 
Back
Top