Balunin käyttäminen resonanssidipolin kanssa
On helmikuu 18, 2021 by adminValmistaudun rakentamaan resonanssisen, keskitetyn, vaakasuoran dipolin. Olen nähnyt ihmisten käyttävän baluneja antennin syöttöpisteessä, ja jotkut vannovat niitä, mutta en ole koskaan saanut tyydyttävää vastausta siihen, miksi käytät / tarvitset balunia. Kaikki aikaisemmin tekemäni resonanssidipoliantennit näyttivät toimivan hienosti käytettynä 50 Ω: n koaksiaalilla eikä balunilla. Tämä koostui dipolin toisen jalan liittämisestä keskijohtimeen ja toisen jalan koaksisuojaan.
Tiedän, että keskitetyn dipolin normaali impedanssi resonanssilla on noin 75 Ω, joten näen, että balunilla olisi impedanssia vastaava etu.
Mitä etuja (ja / tai haittoja) balun tarjoaa resonanssidipoliantennissa?
Kommentit
- Haluan huomata, että koska tämä on hyvä kysymys, hyvät vastaukset, ja haluan linkittää siihen, että tämä ongelma koskee melkein mitä tahansa antennia, ei vain dipoleja. Tämä sisältää pystysuorat ja silmukat.
Vastaus
No, kanoninen vastaus on, että balun muuntaa dipolin ( Balansoitu) koaksiaaliin (UNbalanced). Mutta mitä tämä tarkoittaa ?
Jotta voimajohdot (kaksijohtoiset tai koaksiaaliset) eivät säteile, jokaisen johtimen on kuljettava yhtä suuri ja vastakkainen virta. Nämä yhtäläiset ja vastakkaiset virrat peruuttavat toisensa, mikä johtaa nollakentän pois siirtolinjasta. Jos virrat eivät ole yhtä suuret ja vastakkaiset, ne eivät peru, ja ero johtaa ulkoiseen sähkömagneettiseen kenttään, ja siirtolinjasi säteilee kuin antenni.
Tämä ei yleensä ole toivottavaa. Lähetettäessä se voi tarkoittaa suurta radiotaajuutta kaapissa, sekoittumista kaiuttimien kanssa, digitaalista elektroniikkaa jne. Jos se on kiinnitetty suunta-antenniin, se aiheuttaa lähetys- ja vastaanotto-ongelmia, koska todellinen säteilykuvio on yhdistelmä tarkoitettua antennia ja tahatonta syöttölinjan muodostama antenni, joka ei todennäköisesti ole lainkaan suuntainen. Jos olet mallinnanut antennisi, malli olettaa, että se ei säteile.
OK, tarvitset samanarvoisia ja vastakkaisia virtoja houkutella, jotta se ei säteile. Jos kiinnität sen dipoliin, sinun pitäisi saada se. Se näyttää melko symmetriseltä, eikö?
No, kyllä, dipoli on symmetrinen, mutta houkutus ei ole ”t”. Yleensä suoja on kiinnitetty maahan jonnekin. Vaikka se ei olisikaan, suojus ja keskijohde eivät ole identtisiä, joten suojalla on erilainen impedanssi dipolin suhteen kuin keskijohtimella.
Koakselista huolimatta dipoli ei välttämättä ole oikeastaan symmetrinen. Harkitse paitsi antennia, myös kaikkea sen lähikenttää. Onko se täysin tasainen maanpinnan kanssa? Onko toinen pää lähempänä metallikourua?
Kaikkien näiden epäsymmetrioiden seurauksena dipolin molemmilla puolilla on erilaiset impedanssit syöttöpisteeseen. Ihannetapauksessa antenni hyväksyisi kaiken lähettimen lähettämän tehon. Lähettimen koaksiaaliin asettamat yhtäläiset ja vastakkaiset virrat kulkevat kukin alaspäin dipolin vastakkaisista jaloista, joissa EM-energia säteilee. Mutta kun dipoli ei ole tasapainossa, dipolin kummankin haaran hyväksymät virrat eivät voi olla yhtä suuria. Mutta kaiken virran täytyy mennä jonnekin, joten dipolijalkojen välinen virtaero heijastuu takaisin koaksiaaliin takaisin takaisin (Huomaa, että tämä eroaa heijastumisesta impedanssin ristiriitaisuuksista, jotka aiheuttavat suuren SWR: n.) Tällä virralla ei kuitenkaan ole yhtä suurta ja vastakkaista virtaa keskijohtimessa, joten se säteilee koaksiaalista, kuten antenni.
Jos käytät koaksiaalilla syötettyä dipolia ilman balunia, tämä tapahtuu sinulle, vaikka et ehkä huomaa. Koaksisuoja säteilee hienosti, ja jos signaali löytää edelleen tien toiselle asemalle etkä anna itsellesi radiotaajuutta, ei ole mitään ongelmaa. Hyvä radiotaajuusmaadoitus syöttöjohdon sisäänkäynnin sisään voi vähentää radiotaajuuden paluuta. Jopa ilman erityistä huomiota maadoitukseen, 100 watin takimmainen radiotaajuus todennäköisesti ei tee muuta kuin saa jotkut kaiuttimet surisemaan voidaan pitää ”normaalina”.
Lisäämällä balun vältät tämän ongelman. Eristämällä syöttölinjaa et saa RF: ää hökkilään, ja dipoli käyttäytyy kuin oppikirjoissa kuvattu dipoli. Muut koaksiaalin lähellä olevat kohteet eivät muuta antennisi viritystä ja suorituskykyä, koska koaksia ei voitu t Ole osa antennia. Jos dipoli on hyvällä paikalla antennia varten ja koaksiaalisi ei ole ”t”, sinulla on yleensä parempi antenni.
Kommentit
- keskittyminen houkutukseen ja ” epätasapainoon ” siirtolinja hämmentää asioita. Todellinen ongelma on yhteismoodivirrat.Ne voidaan kuljettaa yhtä helposti avoimen johdon ” tasapainotetulla ” siirtolinjalla. Jos katsot toroidisten balunien johdotuksia, ne ovat tasapainoisia laitteita läpi. Eduksi on yhteismoodin virtojen tukehtuminen.
- @ WalterUnderwoodK6WRU Se ’ on melko helppo tehdä dipoli, joka ’ s riittävän tasapainoinen kaksoisjohdolla eikä balunilla. Se vaatii varovaisuutta. ’ ei ole mahdollista tehdä dipolia, joka ’ olisi jopa etätasapainossa koaksiaalisyötön kanssa, ja että ’ s tilanne, josta kysymys esitettiin, ja että ’ s mitä useimmat ihmiset todella tekevät. Jos haluat kysyä toisen kysymyksen yhteisen tilan virroista, voit vapaasti, mutta tämä vastaus on jo yli sivun pituinen. Se ei voi ’ selittää kaikkea .
Vastaa
Dipoli on erityinen kone EM-kenttien luomiseen. Ajatuksena on asettaa jännite dipolin kahden puoliskon välille siten, että EM-kenttä syntyy ja säteilee tehokkaasti.
Muista, jännite on ero kahden asian välillä. Kun tarkastellaan vain dipolia, ilman syöttölinjaa tai mitään muuta sen ympärillä, on hyvin yksinkertaista nähdä, että dipoli on symmetrinen. Yhden jalan virtaukset aiheuttavat jännitteitä toista jalkaa vastaan, koska siellä ei ole mitään muuta.
Jos syötämme dipolia kaksoisjohdolla , on silti helppo nähdä, kuinka dipoli voi olla symmetrinen. Kukin jalka toimii nyt syöttöjohtoa vasten, mutta koska molemmat syöttölinjan johtimet ovat hyvin lähellä toisiaan, antennin toiminta vaikuttaa niihin yhtä lailla, eikä nettovaikutusta ole. Tietysti kaikki muu (maa, puut, kourut, tornit , jne.) antennin ympärillä on myös oltava symmetrisiä, ja tämä on epärealistista.
Jos syötämme dipolia koaksiaalilla , tilanne on hyvin erilainen. Suojus sieppaa kaikki EM-kentät piilottaen keskijohtimen tehokkaasti ulkoisilta kentiltä. Sinulla ei ole enää symmetristä järjestelyä: dipolin toinen jalka on kytketty kilpeen, niin todella, se on L-muotoinen. Itse asiassa suojus on yhtä suuri osa antennista kuin dipoli, jonka sen on tarkoitus syöttää.
erinomaisesta artikkelista osoitteessa antenna-theory.com
Harkitse nyt mitä tapahtuu lähettimille kulkeville virtauksille. Lähettimen signaali koostuu $ I_A $: sta ja yhtä suuresta ja vastakkaisesta $ I_B $: sta. $ I_A $: n täytyy virrata alas dipolin toista jalkaa, koska sillä ei ole muuta paikkaa. syötepisteessä $ I_B $: lla on kaksi vaihtoehtoa: se voi virrata alas kiinnitettyyn dipolin jalkaan tai se voi heijastua takaisin koaksisuojaan.
Siten $ I_B $ jakautuu, ja osa se ($ I_C $) palaa koaksiaalille ja ero ($ I_B-I_C $) laskee dipolia alaspäin tarkoitetulla tavalla. Jaon aste määräytyy näiden kahden vaihtoehdon suhteellisten impedanssien avulla.
Tämä ei ole usein ongelma, koska koaksisuoja suojaa antennia yhtä hyvin kuin dipoli. Se vääristää säteilykuviota kauheasti, mutta koska dipolia ei ollut aloitettu suuntautuvalla antennilla, sillä on tuskin merkitystä. Se voi tarkoittaa, että saat paljon radiotaajuutta telakkaan, mutta jos lähetät 100 W: n teholla, se ei todennäköisesti aiheuta vakavia ongelmia.
On kuitenkin joitain hienovaraisempia ongelmia: jos lähetät radiota RF-kaapissa, vastaanotat myös RF-kaapelia ( vastavuoroisuus ). Saatat pystyä viemään antennisi kauas virtalähteistä, kytkentävirtalähteistä, tietokoneista ja muista mökissä olevista melulähteistä, mutta jos syöttölinjasi on tosiasiallisesti osa antennia, vastaanotat kaikki tämä melu joka tapauksessa.
Käyttämällä balunia pakotat jotenkin dipolin molempien osien virrat yhtä suuriksi, jotta virta ei palaa koaksiaaliin, jotta koaksiaali ei säteile ja toimi Antennin osana on monia malleja, mutta yksi yleisimmistä ja tehokkaimmista on yksinkertainen c yleinen tila rikastin , joka tunnetaan myös nimellä 1: 1 nykyinen balun. Tämän älykkään laitteen avulla lisätään suuri impedanssi syöttöpisteen ja suojan ulkopuolen välille ($ I_B $ ja $ I_C $ yllä olevassa kuvassa), mikä tekee siitä suhteellisen houkuttelevamman virran kulkeutumisesta dipolia pitkin:
Huomaa, että 50 Ω: n koaksiaalisyyden ero 75 Ω: n antennilla ei ole merkitystä millekään näistä.Jos syöttölinja ja antenni eivät sovi yhteen, saat jonkin verran tehoheijastuksia, mutta nämä heijastukset olisivat sisäpuolella syöttölinjassa eivätkä aiheuta syöttölinjan osuutta antennista. On olemassa balun-malleja, jotka suorittavat myös impedanssimuutoksen, mutta tämä ei ole funktio, jota merkitään balun illa. Käytännössä 75Ω on tarpeeksi hyvä ottelu 50Ω: iin, ja tyypilliset syöttöjohdon häviöt HF: llä ovat riittävän pienet, joten mielestäni suurin osa yrityksistä impedanssin sovittamiseksi tässä tilanteessa on tarpeetonta ja todennäköisesti tuhlaa enemmän energiaa tehottomuuden kautta kuin mitä he saavat saadessaan parempi ottelu.
Kommentit
- Tämä on harhaanjohtavaa, koska siinä oletetaan ihanteellinen dipoli ja koska se viittaa siihen, että tasapainoinen voimajohto pakottaa tasapainon antennissa . Jälkimmäinen on väärä, ja ensimmäinen on väärä melkein kaikille todellisille antenneille. Antenni on tasapainossa, kun näiden kahden elementin impedanssit ovat samat. Aika. Antennin ympäristö tekee melkein aina ne epätasa-arvoisiksi ja siten antennin epätasapainoksi. Voit leikata elementit tasaisemmiksi, mutta sitten sataa tai lintu laskeutuu toiseen päähän. Siksi käytämme baluneja.
- @ WalterUnderwoodK6WRU Et ole ’ väärässä … Tarkoitin sanoa, että tasapainotetulla syöttölaitteella se ’ on ainakin teoriassa mahdollista tehdä tasapainoinen dipoli, kun taas koaksisyöttölaitteella sinulla on taatusti erittäin huono tasapaino. Voitteko kertoa minulle, mitä nimenomaan vastauksessa voitaisiin parantaa?
- Antenni-theory.com -artikkeli näyttää olevan oikea, mutta se on hyvin hämmentävä. Tämä ja tämä vastaus tarkoittavat, että houkutus on ” epätasapainossa ”. Tämä termi on järkevä äänen suhteen, mutta ei RF: ssä. Coax on tasapainoinen. Mutta … se on kolmijohdinjärjestelmä. Sisäjohtimen ulkopinnalla ja ulkojohtimen sisäpuolella on tasapainotetut virrat. Fysiikka varmistaa tämän. Yhteismoodivirrat virtaavat ulomman johtimen ulkopuolelle. Balunit vähentävät epätasapainoisten antennien yhteismoodisia virtoja, mutta muut lähteet saattavat aiheuttaa virtoja suojan ulkopuolelle.
- @ WalterUnderwoodK6WRU Luulen, että sekoitat epätasapainoinen viiva , mikä tarkoittaa epätasaista impedanssia maahan, epätasapainoisilla virroilla, mikä tarkoittaa yhteismoodisia virtoja.
- Sanot Ian täytyy mennä dipoliin, kun taas jotkut Ib voi heijastaa sen sijaan takaisin. Miksi ’ t Ia voi myös heijastua?
Vastaa
Toisessa vastauksessa mainitaan K9YC: n, Jim Brownin, paperi. Tämä on paras viite amatööriradion balunsista. Katso: http://audiosystemsgroup.com/RFI-Ham.pdf
Luku 6 koskee baluneja ja antenneja. Hän sanoo: ”Useimpien balunien ensisijainen tehtävä, ainakin kinkkupaikoillamme, on minimoida antenniemme vuorovaikutus voimajohtojen kanssa, jotka yhdistävät ne radioihimme.”
Minimoimamme vuorovaikutukset ovat kaksi, ”RF shackissä” ja yhteismoodinen melu.
Todelliset antennit ovat epätasapainossa niiden ympäristön kanssa: puut, rakennukset, maanjohtavuus ja niin edelleen. Tämä aiheuttaa eriarvoisia impedansseja, jotka esitetään siirtolinjan kahdelle päätelaitteelle, ja ongelmia RF: n siirtymisellä muihin paikkoihin. Mikä tahansa epätasapaino muuttuu yhteismoodijännitteeksi voimajohdon molemmissa johtimissa. Tämä voi säteillä ja aiheuttaa ongelmia lähetetyn radiotaajuuden radiossasi sekä muissa kodin ja naapureidesi elektronisissa laitteissa ”.
Yhteisen tilan signaaleja voidaan myös vastaanottaa. Lähes kaikki lähellä olevat melulähteet otetaan vastaan. kahden elementin (ja siirtolinjan) välityksellä ja näkyvät radiossa summaten halutun signaalin kanssa.
Nykyinen balun (ainoa haluamasi tyyppi) tuottaa suuren impedanssin yhteismoodisignaaleille ja pieni impedanssi differentiaalisignaaleille. Jos nämä kaksi ovat 5000Ω ja 50Ω, se on 100-kertainen vaimennus yhteismoodisignaaleista.
Minulla on noin 30 tuuman dipoli, joka on kietoutunut kahden puun väliin meidän talo. Talossa on teräspalkki aivan keskustan ulkopuolella dipolin alla. Tämä on ilmeisesti epätasapainoista, vaikka elementit (erilliset 40m ja 20m) ovat yhtä pitkiä. Balunin lisääminen laski vastaanotettua kohinaa noin 6 dB: llä.
Balunin haittoja? Kustannukset ja vaimennus. Balun (Balun Designsilta) maksaa 55 dollaria, mikä on merkittävä lisä lanka-antennin kustannuksiin. Hyvin suunnitellun toroidisen balunin lisäyshäviö on 0,1 dB (katso http://www.balundesigns.com/servlet/the-58/QRP-1-cln-1-baluns-balun/Detail ). Käämitetystä koaksista valmistetulla balunilla voi olla merkittävä vaimennus koaksiaalimäärän takia.
Suosittelen lämpimästi lukemaan K9YC: n artikkelin luku 6.
Vastaa
Niin sanottu ”nykyinen balun” koostuu joukosta ferriittisydämiä, joiden koaksiaalisyöttöjohto kulkee niiden keskipisteiden läpi. Tämä vähentää huomattavasti radion virtaa virtauksen ulkopuolella , mikä puolestaan vähentää radiotaajuushäviöitä.Se ei vaikuta impedanssin epäsuhtaan, mutta se on pieni.
Kommentit
- Voit rakentaa nykyisen balun / kuristimen, jossa on paljon ferriittisydämet koaksiaalissa (kuten kuvaat), koaksiaalikäämin tai toroidimuuntajan kanssa.
- @ WalterUnderwoodK6WRU – kyllä, kiitos. Se, jonka tein, käyttää ferriittisydämiä.
Vastaus
Phil teki hyvää työtä selittäessään mitä on tekeillä virrat työssä.
Mitä sinun tulee hoitaa, weel, kuten kysymyksessä huomautat, syöttöpisteen impedanssi on 75Ω ja syötät sitä 50Ω: n koaksiaalilla. Jos virrat eivät ole täysin tasapainossa, osa RF: stä näkee kyseisen syöttöjohdon matalampana impedenssipolkuna ja käyttää sitä.
Toimiiko se edelleen? Jep, ei hätää. Syöttölinjan säteily vaikuttaa antennin kuvioon, mutta olkaamme rehellisiä, dipoli ei ole joka tapauksessa suora, joten et melkein varmasti huomaa sitä.
Palautuvalla radiotaajuudella voi olla merkitystä tai ei. . Se riippuu käyttämästäsi tehotasosta ja taajuudesta. Jos käytät QRP: tä 80 metrin etäisyydellä, ei ongelmaa. Jos kampit 1500 wattia melkein millä tahansa taajuudella, sinulla on nyt ongelma.
Ratkaisu on lisätä impedenssi koaksiaalin ulkopuolelle, joka riittää vakuuttamaan radiotaajuuden pysymään antennissa. Kuinka impedenssi riippuu siitä, keneltä kysyt? Olen nähnyt, että viitteiden mukaan vain 500Ω on riittävä (ARRL Handbook), toiset sanovat 1000Ω (W1HIS) ja olen lukenut pitkän ja vakuuttavan paperin, jonka mukaan tavoitteen tulisi olla 5000Ω (K9YC).
Huomaa, että ferriittiytimien aiheuttama impedanssi vaihtelee taajuuden (ja lämpötilan) mukaan. kaksi päämuuttujaa ferriitin valinnassa ovat muotokerroin ja ”sekoitus” (mistä ne on tehty). Sinun on valittava sellaiset, jotka on kohdistettu toiminta-alueellesi (tyypillisesti sekoita 43 tai 31) ja riittävän suuria käsittelemään virtaa lämmittämättä liikaa. Kaikilla ferriiteillä on maaginen lämpötila ylittyessään, impedanssi putoaa mihinkään, mutta vastus nousee YLÖS, mikä johtaa termiseen kiitotielle, joka sulaa koaksiasi.
Kommentit
- Mielestäni tämä on todella väärin. Impedanssin epäsuhta aiheuttaa virran heijastumisen ristiriitaisuudessa (tässä tapauksessa syöttöpiste), mutta tämä ei liity tavallisen moodin virtoihin. Täysin tasapainotetussa, yhteensopimattomassa antennissa on edelleen heijastunut teho, ja täydellisesti sovitetulla antennilla voi olla yhteismoodinen virta.
Vastaa
Kaikki hyvät vastaukset, Suurin osa rfi: stä johtuu voimakkaasti yhteensopimattomista antenneista. Olen samaa mieltä siitä, että 1-1 balun auttaa tietyissä maan lähellä sijaitsevissa dipoliasennuksissa tai kun koaksiaalinen syöttöjohto on määritetty epäsymmetriselle ulkoasulle antennia lähdettäessä. 1 – 1 balun ei vaikuta sovitukseen, 75-50 ohmia tai mitä tahansa, ei siihen, mihin se on suunniteltu.
En käytä balunia missään monissa lankapaloissani ja harkitsen vakavasti balunin lisäämä keskipaino ja kustannukset verrattuna useimpiin ongelmiin yksinkertaisilla dipoleilla 1 / 4wl tai korkeammalla osoittavat, että nykyisen balunin lisääminen ei ole tarpeen.
Vastaa
SWL-vastaanottoon en ole koskaan käyttänyt balunia. Se voi itse asiassa vähentää ei-toivottua radiotaajuutta, mutta jopa satunnaiset koaksiaalikierrokset voivat tuottaa tarpeeksi positiivisia tuloksia vain vastaanotettavassa käytössä. Lähetyksessä se on tietysti täysin erilainen skenaario, ja käytän aina 1: 1-baluneja puoliaaltodipoleissa ja Yagisissa.
Vastaa