Вторник, 31.03.2020, 10:00
UU4JYM | UU3J Добавить в избраное Главная Регистрация Вход
Приветствую Вас Гость
Форма входа
Меню сайта
Наш опрос
Ваш любимый диапазон
Всего ответов: 140
Реклама
Трансиверы на eBay:
 
Главная » Статьи » Антенны

История [9]
Краткие обзоры о возникновении видов радиосвязи и самого радио в целом
Антенны [17]
Обмен опытом в построении антенн
Усилители [4]
Все что связано с усилителями радиолюбителей
Трансиверы [0]
Радиоприемники и передатчики
Радио-коды [3]
Коды, сокращения принятые в сфере радиосвязи
Наш опыт [1]
Делимся советами и накопленным опытом радиолюбителя
Начинающему радиолюбителю [6]
Счего начинают любить радио! :)
Наш город Красноперекопск [3]
Все чем знаменит Красноперекопск
Это интересно [6]
Интересные факты, истории из жизни радиолюбителей
Источники питания [2]
Документы, постановления [1]Радио-экспедиции (DXpedition) [0]
Очерки о наших экспедициях или работе в эфире не с основного места. Полевые дни.

Balun или не balun?

Владимир Поляков RA3AAE

BALUN ИЛИ НЕ BALUN?

В недавнем номере журнала Радио Балун из фидера было описано простое симметрирующее устройство (balun) в виде бухты кабеля, скрепленной изолентой [1]. Назначение устройства - препятствовать протеканию ВЧ токов по наружной поверхности оплетки для ослабления антенно-фидерного эффекта [2]. Устройство подкупает простотой и легкостью изготовления, но хорошо ли оно отвечает предъявляемым требованиям?

Рассмотрим их. Balun должен иметь возможно более высокое сопротивление для ВЧ токов на оплетке без разрыва контакта по постоянному току, т. е. быть дросселем. Катушки индуктивности, используемые в качестве дросселей, выполняют по известным правилам: стремление получить максимальное индуктивное сопротивление при минимальной собственной емкости заставляет использовать секционированную обмотку и/или цилиндрическую с некоторым шагом.

Часто широкополосные дроссели делают так: от начала ("горячего" вывода) ведут намотку с большим шагом, затем с меньшим, потом виток к витку, и, иногда, последнюю секцию наматывают способом "универсаль".

Собственная емкость дросселя Со с индуктивностью его обмотки L образует параллельный колебательный контур (рис.1), резонансная частота которого fo тем выше, чем меньше емкость. На частотах выше fo дроссель имеет емкостное сопротивление, быстро падающее с повышением частоты, т. е. перестает выполнять свои функции.

ant_1o21.gif 
Рис. 1

Сплошной линией на графике (рис. 1) показана зависимость реактивного сопротивления дросселя от частоты для идеальной катушки с бесконечной добротностью. Потери в катушке снижают добротность, ветви кривой уже не уходят в бесконечность (штриховая линия на графике), а в составе полного сопротивления появляется активная составляющая R. Она максимальна на резонансной частоте и равна р0, где р=(L/Co)'72 - характеристическое сопротивление. Отсюда ясно, что для увеличения полного сопротивления дросселя надо всемерно увеличивать его индуктивность и уменьшать собственную емкость.

Но вернемся к нашим Balun'ам.

Кабель, свернутый в бухту, должен иметь заметную собственную емкость (до нескольких десятков пф/м!). Это означает, что бухта кабеля станет не дросселем, а колебательным контуром с определенной резонансной частотой. Естественное желание намотать в бухте побольше витков (для увеличения индуктивности) может привести к прямо противоположному результату: резонансная частота окажется ниже рабочей, и balun будет вести себя как емкость, причем с увеличением числа витков емкостное сопротивление будет падать.

Для проверки этого предположения была собрана простейшая измерительная установка (рис. 2), состоящая из генератора стандартных сигналов (ГСС) и осциллографа. Balun располагался прямо на деревянном рабочем столе и подключался одним выводом оплетки кабеля (жила не использовалась) к корпусу ГСС, к другому выводу присоединялись детекторный диод VD1 и входной кабель низкочастотного осциллографа. AM сигнал от ГСС подавался на balun через очень малую емкость связи, образованную отрезком изолированного проводника длиной около 10 см. Таким образом, установка практически ничего не добавляла к собственной емкости бухты кабеля (емкость диода - доли пикофарады).

ant_1o22.gif 
Рис.2

Резонанс был обнаружен сразу по резкому возрастанию как постоянной составляющей, так и амплитуды сигнала модуляции на входе осциллографа.

Добротность контура (бухты кабеля) оказалась совсем не малой - от 30 ("ширпотребовский" ТВ кабель) до 60 (кабель с жесткой полиэтиленовой внешней изоляцией). Резонансная частота fo, как и ожидалось, зависит от числа витков N и диаметра бухты D. Данные нескольких измерений для широко распространенного кабеля РК-75-4-11 (внешний диаметр по изоляции 7,3 мм, по оплетке 5 мм, жила 0,72 мм) сведены в таблицу.

D, см

10

10

13

13

13

20

20

20

20

N

3

4

3

5

6

4

8

11

17

fo, МГц

44

28

28

14

12

14

6

4

2


Разумеется, эти данные - ориентировочные, поскольку резонансная частота зависит от плотности укладки витков, близости окружающих предметов и других факторов. По данным таблицы были построены графики зависимости резонансной частоты от числа витков (рис. 3). Они и подскажут максимальное число витков, при котором balun еще остается дросселем.

ant_1o23.gif 
Рис. 3

Для сравнения в одном из экспериментов вместо бухты (D=20 см, N=11) тот же кабель длиной 7 м был намотан на пластмассовую трубку диаметром 10 см. Получилась цилиндрическая катушка, содержащая 20 витков при длине намотки 15 см. Резонансная частота возросла с 4 до 7 МГц, а добротность - с 30 до 65. Очевидно преимущество традиционного выполнения катушек!

Так что же делать? Проще всего изготовить balun из бухты кабеля для однодиапазонной антенны - его следует настроить в резонанс на рабочую частоту, подбирая диаметр и число витков. Тогда его полное сопротивление будет максимально возможным, а следовательно, будет максимален и эффект ослабления токов на оплетке.

Для широкополосных balun'ов резонансную частоту нужно подобрать такой, чтобы она оказалась вблизи верхнего края рабочего диапазона. Для частот ниже резонансной индуктивное сопротивление balun'a можно найти, зная индуктивность L:

Xi=2pfL,

или по более точным формулам для полного сопротивления параллельного резонансного контура, приведенным в [3]. При понижении частоты balun перестанет работать примерно на той частоте, где его индуктивное сопротивление окажется одного порядка с волновым сопротивлением кабеля, рассматриваемого как провод с диаметром, равным диаметру оплетки, в свободном пространстве (400...600 Ом).

В заключение приведем несколько полезных методик и формул из [З]. Они могут пригодиться тем, кто будет экспериментировать или рассчитывать подобные устройства. Длину кабеля в бухте легко определить по формуле nDN. Индуктивность можно рассчитать так: L=2pN2D[ln(8D/d)-2]. Диаметры бухты D и внешней оплетки кабеля d берутся в сантиметрах, а индуктивность получается в наногенри. Добротность измеряют по ширине резонансной кривой 2df по уровню 0,7 от максимального: Q=fo/2df. Собственная емкость Со balun'a трудно поддается расчету, но ее можно найти экспериментально. Если подключить к выводам дополнительный конденсатор известной емкости С1, то резонансная частота понизится и станет равной f1. Тогда

Co=C/[(fo/f1)2-1].

Пользуясь этим приемом и формулами, было установлено, например, что индуктивность бухты D=10 см, N=4 составляет 3,2 мкГн, а собственная емкость 10 пф, что и дает резонансную частоту 28 МГц, совпадающую с измеренной.

Литература

1. Балун из фидера - Радио, 2001, № 10,с.65. 
2. Гречихин А., Проскуряков Д. Антенный эффект фидера  — Радио, 2000, № 12; 2001, № 1; № 3. 
3. Гинкин Г. Г. Справочник по радиотехнике. -М..Л.: ГЭИ, 1948. 

Радио, 2002 г., № 1, с.65.



Источник: http://ra9woy.qrz.ru/balunornotbalun.htm
Категория: Антенны | Добавил: sam (21.05.2011)
Просмотров: 3205 | Теги: балун | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Случайное фото
Последние объявления
Облако закладок
Enter your callsign to see if you have an eQSL waiting!

Друзья сайта
  • BSCC (Black Sea Contest Club)
  • QRZ.RU
  • Russian hamradio site
  • Web Radio
  • Site MixW
  • ЧП Калашников - Грузоперевозки по всей Украине!

  • Welcome to BSCC site::Black Sea Contest Club Сервер радиолюбителей России - схемы, документация, соревнования, дипломы, программы, форумы и многое другое! Український радіопортал - Украинский радиопортал Сайт Сумского областного отделения ЛРУ UU7J contest team Народные новости черниговских радиолюбителей - ЗДЕСЬ МОЖЕТ БЫТЬ ВАША КНОПКА - Персональный сайт UX3MZ СРКЛ - Сайт радиоклуба Лисичанск Сайт Самарских радиолюбителей Радиолюбитель. RA4A
    Статистика
    Наша кнопка
    UU4JYM
    Мой профиль



    Гость, мы рады вас видеть. Пожалуйста зарегистрируйтесь или авторизуйтесь!
    Copyright by UU4JYM Club Station © 2020
    При копировании материала с данного сайта, обязательна АКТИВНАЯ ссылка на сайт UU4JYM.AT.UA и на первоисточник!
    Locations of visitors to this page