что такое балуны на витой паре
Что такое балун?
Сегодня у меня к вам простой вопрос, на который опытные радиолюбители, конечно же, смогут дать ответ, понятный 15-летнему ребёнку.
Сегодня в роли 15-летнего ребёнка буду я.
Что такое балун? Зачем он нужен? Как он работает?
Вопрос на самом деле сугубо практический — непонятно мне, зачем нужен балун в обычном диполе? Почему нельзя просто левое плечо кинуть на жилу, а правое плечо — на обмотку коаксиалки и радоваться?
Определения, которые есть в интернете, мне не говорят решительно ничего, и в конце концов меня в гугле просто забанили. 🙂
Импеданс от сопротивления не отличаю, про согласование слышал, что чем-то оно хорошо.
Поэтому прошу рассказать своими словами, не отсылая к книгам, гуглам и форумам.
В вопросе? Готов уточнить. )
нет нет, просто как же много на свете того чего я не знаю )) но интересно учиться, послежу за ответами что бы понять о чём вообще речь ))
Балун — это хрень, через которую подключается дипольная антенна к коаксиальному кабелю. Дипольная антенна (ди-поль, «два полюса») — тупо два провода в разные стороны.
Но зачем этот балун там нужен, я не знаю )) И не знаю, что он делает. ) И не знаю, почему без него нельзя. Или можно?
Шалун, хулиган например.
А если серьезно то симметрично-нессиметричный ВЧ трансформатор преобразующий электрический сигнал из симметричного (balanced) в несимметричный (unbalanced) и наоборот. Применяются в радиотехнике для согласования разнородных линий связи; антенн с линиями связи; выходных и входных каскадов связной аппаратуры с антенно-фидерным трактом.
Если хотите разобраться то все же отошлю вас сюда например 24dx.ru/forum/viewtopic.php?f=16&t=2215
Все давно жёвано-разжевано. Нет смысла ещё и сюда все закидывать.
Супер. Определение в интернете я так и прочитал. Спасибо, что скопипастили мне его ещё раз.
Ничего, интернет резиновый, не лопнет.
Вот вы меня к форуму отослали, а мне уже с первого сообщения непонятно.
Так что я подожду людей, которым не впадлу объяснить.
Попробую на пальцах.
Диполь симметричен, и питаться в идеале должен такой же линией.
Токи протекающие в плечах диполя так же протекают и в линии, токи в проводах симметричной линии имеют противоположное направление, взаимно компенсируются и согласованная линия не излучает(почти).
Коаксиальный кабель не симметричен при подключении к нему диполя на прямую по оплетке будет течь ВЧ ток, чего быть не должно, для этого нужно применить согласование, Баллун один из вариантов.
Иногда Баллун заменяют запорным дросселем, кабель мотают в бухту или на феррите, или кучу ферритовых защелок.
Можно и без него, но это будет влиять на работу антенны в целом.
Токи текущие по оплетке кабеля искажают ДН, собирают помехи, излучают часть энергии в эфир и занимаются прочей ненужной нам фигней.
То есть при использовании балуна ток течёт только по центральной жиле?
По описанию складывается полная аналогия, что мы двухфазную сеть, как в США, превращаем в однофазную с нейтралью, как в России. 🙂
Эмм это как двухфазную?
если взять две фазы будет 380 В между ними.
Коаксиальный кабель не должен излучать иначе толку от него нет.
Затекание ВЧ тока на его оплетку приводит к куче негативных вещей, Баллун с этим борется.
Дальше уже не важно и довольно сложно для неподготовленного человека. Если дальше то учебники и умные книжки.
Но на практике это не нужно.
сейчас
У меня честно сейчас возрвался мозг.
Балун складывает сигналы двух плеч диполя в один сигнал на одном проводнике? Или что он с ним делает?
Когда я изучал азы антенного дела, там с самого начала говорится, что диполь делают потому, что он генерирует противоположно симметричный ток в двух проводниках.
В Ротхаммеле рассматриваюстя фидеры из двух проводников — «лестница» с распорками.
А теперь мы зачем-то убиваем второй проводник (оплётку коаксиалки).
Зачем тогда вообще диполь и балун? Почему не сделать полуволновой луч и забить на вторую половину антенны вовсе?
Потому что диполь это самодостаточная антенна, она из 2 половин, для LongWire нужна земля, причем очень хорошая земля.
Иначе от луча толку не много.
Растет сопротивление излучения и потери в антенне, ну это если не смотреть на ДН, там вообще весело выйдет.
Эмм это как двухфазную?
если взять две фазы будет 380 В между ними.
Коаксиальный кабель не должен излучать иначе толку от него нет.
Затекание ВЧ тока на его оплетку приводит к куче негативных вещей, Баллун с этим борется.
Дальше уже не важно и довольно сложно для неподготовленного человека. Если дальше то учебники и умные книжки.
Но на практике это не нужно.
сейчас
Ну, в США нет нулевого провода. Есть две противофазы по 127 вольт. Сейчас добавили землю, а раньше её не было.
В СССР некоторое время тоже так было.
ЭЭЭЭЭЭ, это как без земли то? я чего то не знаю?
если колебания в противофазе их на нагрузке нет там будет ноль.
ты с защитной землей не путаешь случаем?
Все погуглил, тупые пиндосы, только они могут такое придумать…
По факту это не 2 фазы, а транс со средней точкой. Там нет фазового сдвига, как в 3 фазной сети.
Я сам до конца не разобрался ещё, как оно у них работает.
Так что происходит с сигналом в балуне?
Судя по схемам в интернете, оплётка коаксиального кабеля всё равно участвует в работе антенны.
Но почему рисуют, что оплетка уходит только в землю? Что, в приёмник этот сигнал вообще не идёт?
У меня приёмник Деген 1103, я его держу в руках, у него вообще земли нет никакой и не предполагается.
Ну или рация на автомобиле. Она тоже не заземлена нихрена.
разберитесь с понятиями и типами антенн.
У Дегена противовес ты сам, емкостная связь с телом человека.
Вот тут, если можно поподробнее.
А что, если я поставлю Деген на стол, он резко станет работать хуже?
Нет, но я ответил на вопрос где у него противовес когда держишь руками.
Вообще сопротивление входа у Дегена далеко от 50 Ом, это вообще отдельная тема разговора.
Обычно бытовые приемники рассчитываются для применения штыревых антенн, сопротивление которых далеко от вожделенных 50 Ом.
Ну еще куча различных факторов.
Но если подсоединить к дегену зазаемление(нормальное) то прием улучшится, собсно и антенну норм подсоединить тоже будет лучше.
ЭЭЭЭЭЭ, это как без земли то? я чего то не знаю?
если колебания в противофазе их на нагрузке нет там будет ноль.
ты с защитной землей не путаешь случаем?
Все погуглил, тупые пиндосы, только они могут такое придумать…
По факту это не 2 фазы, а транс со средней точкой. Там нет фазового сдвига, как в 3 фазной сети.
Ага! Начинаю разбираться.
В случае с фидером-«лестницей», у нас обе конструкции «плечо+провод» имеют одинаковую длину.
А в случае с коаксиалом, у нас две разных конструкции: одна — это просто плечо диполя, а вторая — это второе плечо диполя плюс вся длина обмотки коаксиала, которая тоже работает как антенна.
В итоге у нас получается, что длина плеч с точки зрения генерируемого сигнала — разная.
Нет не так. Я не учитель мне тяжко объяснять. Но настоятель рекомендую пересчитать старика Ротхаммеля.
Ротхаммель страдает тем же самым, чем страдает большинство учебников по чему-либо, то есть вот этим:
Итак. За прошедшее время мне удалось выяснить следующее:
В идеальном мире ток, пропущенный через коаксиальный кабель, генерирует электромагнитное поле, которое полностью остаётся внутри кабеля и не выходит наружу, так как ЭМ-поле жилы уничтожает ЭМ-поле оплётки.
Но если мы пропускаем через такой кабель ток произвольной частоты, имеющий в спектре высокочастотную составляющую, то из-за так называемого скин-эффекта ВЧ-ток начинает бежать по внешней поверхности оплётки, создавая электромагнитное поле, которое не уничтожается ничем и хреначит во все стороны, создавая высокочастотный шум и немного нарушая иделальность нашего диполя.
Соответственно, можно говорить и об обратном эффекте: высокочастотный шум вокруг коаксиального фидера (например, шум от аппаратуры) будет создавать помеху на оплётке.
Я пока не понял, как именно работает балун с точки зрения физики, но я уже понял, что это не обязательное для жизни устройство, а скорее, улучшалка антенны, призванная помочь не собирать ток со всего вокруг.
Возникает закономерный вопрос: а нужен ли балун для работы в поле, когда у вас нет рядом источников электромагнитных помех?
Может перечитаешь, то что я писал?
Ну да ладно.
Нет баллуна, антенна диполь, инвертед и т.п.
Затекание ВЧ тока на оплетку приводит:
— собирание помех
— излучение с оплетки на передачу
— изменение диаграммы направленности антенны
— настройка антенны может при этом быть не идеальна.
И да все это справедливо при питании Диполя кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом
Если кабель 50 Ом нужно доп СУ
Минимально достаточно сделать 5-7 витков кабеля снижения на пластиковой бутылке. В поле думаю хватит за глаза.
Перечитал. Вы всё правильно написали, но это я сейчас разобрался в физических явлениях, протекающих в коаксиальном кабеле, и смог осознать, что вы хотели сказать. 🙂
Но вы упустили самое главное — «скин-эффект», который объясняет, откуда ВЧ-ток берётся на оплётке. Это оказалось принципиальным моментом для понимания всей этой магии.
А ещё вы не не написали, что при любой несимметричности диполя любое нарушение симметричности ЭМ-поля в кабеле приводит к излучению вовне.
Вот ваши слова:
«Коаксиальный кабель не симметричен при подключении к нему диполя на прямую по оплетке будет течь ВЧ ток, чего быть не должно, для этого нужно применить согласование»
Они для дурачка с улицы, типа меня — бессвязная каббала, алхимия и чёрная магия. ))) Без обид, это просто я туповат. 🙂
Надо мне теперь попробовать самому написать статью о балунах, чтобы меня поправили в тех местах, где я неправ.
Меня всякий раз поражает это «давно всё написано», особенно популярное у людей с форумов.
Раз всё написано, а вопросы всё возникают, значит написано недостаточно или недостаточно понятно. 🙂
«Если ученый не может объяснить уборщице, которая убирается у него в лаборатории, смысл своей работы, то он сам не понимает, что он делает»
В любом случае, вам большое искреннее спасибо, что помогли разобраться. Для чего он нужен, стало понятно. Дальше буду разбираться непосредственно в физике работы самого балуна.
Опции темы
Поиск по теме
Удобнее по напряжению.
Хотя бы тем, что к.з. по пост.току.
Статика не мучает.
«Буржуины» вроде и довольно понятно расписали об этом уже:
Ну если Вам все понятно,будьте добры и нам расскажите. Судя по открываемым темам и здесь и на QRZте народ в этом деле плавает. Что такое балун по напряжению более менее понятно,а вот что такое «правильный ТОКОВЫЙ балун» не совсем понятно. Под токовым балуном я встречаю сплошь и рядом В/Ч затычки дроссельного типа.
Токовым балуном может называться, как вы выразились, дроссель-затычка, т.е. простейшее симм. устройство без трансформации, в общем, дроссель из длинной линией (из кабеля или из сложенных проводов, цилиндрически намотанный на каркасе или с применением с феррита.
А так же токовым является балун из двух _отдельных_ длинных линий, которые могут быть соединены для к.тр. 1 к 1 или 1 к 4, в последнем варианте он обладает наилучшими качествами по «балунирования» и по частотным свойствам, в отличии от более простых балунов. Еще называют балун Гуанелла, видимо по фамилии изобретателя.
Выбираем антенный балун (Balun)
В антенной технике широко применяют элементы, которые в радиолюбительской среде принято называть «балун» (BALUN — от английского «balanced-to-unbalanced transformer»). Они позволяют запитывать антенны с балансным (симметричным) входом коаксиальной линией. Известны два типа таких элементов, которые часто называют «BALUN по напряжению» (voltage BALUN) и «токовый BALUN» (current BALUN).
Распространено мнение, что использование балунов позволяет исключить токи по внешней оплётке коаксиального кабеля. Появление этих токов порождает так называемый «антенно-фидерный эффект». В статье BALUN по напряжению против токового BALUN — победитель только один» (Ian White. Voltage baluns versus current baluns — there’s only one winner. — RadCom, 2009, December, p. 41, 42) есть интересный сравнительный анализ этих двух типов элементов.
Дипольная антенна с симметричным входом и симметричным питанием
На рис. 1 приведена идеальная картинка того, как выглядит дипольная антенна с симметричным входом и симметричным питанием. Цветные линии условно показывают распределение электрического поля вблизи такой антенны. Обратите внимание, фидерная линия идёт вниз строго перпендикулярно полотну антенны, но и в этом случае она попадает в зону действия поля
антенны.
Иными словами, требования симметрии распространяются не только на саму антенну, но и окружающие её предметы. Более реальную ситуацию иллюстрирует рис. 2, где поле идеальной антенны искажено влиянием строений, мачт и иных металлических предметов, а также несимметричным расположением фидерной линии. Заметим, что наклонное полотно антенны (sloper) также искажает идеальную картину распределения поля, поскольку разные его участки находятся на разном удалении от земли.
Асимметрия поля приводит к появлению напряжений и токов в проводниках, окружающих антенну. Она приводит к искажению её диаграммы направленности, что радиолюбитель вряд ли заметит, но результирующая асимметрия в точке питания антенны обуславливает появление в фидерной линии синфазных ВЧ токов. А это порождает множество проблем, которые радиолюбитель уже заметит. Таких, например, как искажение сигнала из-за подвозбуждения передатчика, помехи бытовой радиоэлектронной аппаратуры при передаче и высокий уровень импульсных помех при приёме. В большей или меньшей степени эти проблемы имеют решение. И это решение лежит в подавлении синфазных ВЧ токов в фидерной линии.
Если такие токи присутствуют, фидерная линия начинает излучать при передаче (т.е. становится частью антенны). Так, эти токи проникают в помещение радиостанции, наводятся на всех металлических проводниках, начиная от сетевой проводки, телефонных линий и тому подобное. Более того, все домашние проводки сегодня в значительной степени «заражены» импульсными помехами и соответствующие им токи «в обратном направлении» проникают уже на вход приёмника Синфазные токи в фидерной линии в основном возникают в точке, где фидерная линия соединяется с антенной. И в значительной степени их может устранить «токовый BALUN«.
Точка питания антенны коаксиальной фидерной линией
На рис. 3 показан узел в точке питания антенны по коаксиальной фидерной линии. Высокочастотные токи в самой линии хорошо экранируются из-за скин-эффекта — проблемы возникают на её конце. Токи I1 (по центральному проводнику) и I2 (по внутренней поверхности оплётки) — обычные токи в коаксиальной линии. Они равны по величине и противоположны по направлению, т. е. I1=-I2. Токи 14 и 15 — токи соответственно в левой и правой половинах диполя, причём I4=I1, поскольку это токи в одном проводнике. Точка X — точка соединения внутренней и внешней сторон оплётки коаксиального кабеля с правой половиной диполя. В этой точке I5=I2-I3, где I3 — ток по внешней стороне оплётки коаксиального кабеля. Из этого следует, что токи 14 и 15 не равны и различаются как раз на величину тока 13. Другими словами, если по какой-то причине токи в половинах диполя не равны (это может быть по разным причинам), ток, составляющий их разницу, потечёт по внешней стороне оплётки, т. е. проблемы всегда начинаются в том месте, где фидер подключается к антенне.
В идеальном случае симметрии ток I3 отсутствует, но только в этом случае При малейших следах асимметрии появляется синфазный ток по оплетке кабеля. Более того, подробный анализ показывает, что он практически всегда возникает, даже если и используется «BALUN по напряжению«.
Вариантов исполнения BALUN такого типа существует несколько. Один из них с коэффициентом трансформации по сопротивлению 1:1 приведен на рис. 4.
Балун с коэффициентом трансформации по сопротивлению 1:1
Трансформатор содержит три одинаковые обмотки. При подаче на его вход напряжения U на обмотках II и III, к которым подключены нагрузки (половинки диполя), возникает напряжение U/2 — получается симметричный относительно общего провода («земли») выход. Всё хорошо, но только до того момента, пока сопротивления этих нагрузок равны.
Если антенна не идеально симметричная, нагрузки у обмоток II и III трансформатора будут разные. А этот вариант BALUN по физике своей работы будет стремиться уровнять на них напряжения. Это, в свою очередь, неизбежно приведёт к разным токам в нагрузке (т. е. разным 14 и 15 на рис. 3) и, следовательно, к появлению тока в «земляном» проводнике (внешней стороны оплётки коаксиального кабеля). Иными словами, такой BALUN при несимметричной нагрузке будет стимулировать появление синфазного тока, вместо того чтобы его подавлять. Это, конечно, несколько упрощенное представление, но и строгий анализ в этом случае даёт подобный результат.
Передача высокочастотной энергии через устройство со связью через магнитный поток накладывает свои ограничения (в частности, на выбор материала для магнитопровода). Более того, подобные устройства не любят несогласованных нагрузок. Но главное, что они могут вовсе не улучшить ситуацию с синфазными токами на оплётке кабеля. Эту задачу лучше решает «токовый BALUN». Он к тому же может улучшить и симметрию в точке питания антенны.
Один из вариантов такого BALUN показан на рис. 5.
Балун представляет собой обмотку на тороидальном магнитопроводе из феррита, выполненную из коаксиального кабеля фидера. Такая обмотка не влияет на токи, протекающие внутри коаксиального кабеля, но она эффективно отсекает токи по внешней стороне его оплётки. Это, по существу, дроссель, поэтому в отечественных источниках его часто так и называют. Этот дроссель не может, конечно, устранить все проблемы, связанные с антенным эффектом фидера, но заметно уменьшает вероятность их появления.
Более того, существенно уменьшая синфазную составляющую тока по внешней стороне оплетки, он тем самым выравнивает токи в половинках антенны в точке ее питания, т. е. в какой-то мере восстанавливая симметрию антенны. Иными словами, подключённый в точке питания антенны он действительно выполняет функцию не только просто дросселя, но ещё и функцию BALUN.
Не следует забывать, что такой элемент целесообразно устанавливать и в том месте, где фидер входит на радиостанцию. Никакого симметрирования он в этом случае давать не будет — он работает чисто как дроссель. Дело в том, что прямые наводки с полотна антенны на фидер также могут приводить к появлению токов на его внешней стороне оплётки, которые, естественно, могут вызывать нежелательные эффекты.
Балун
А это не одно и то же?
Это я случайно не в тот форум написал (см. симметрирующий трансформатор) Ну бывает!
Признаю – вопрос провокационный.
Вообще приведенный Вами пример в пользу настройки по ксв.
Реально излучательные характеристики антенны (Rизл.) от перестройки по диапазону почти не зависят. На самых широких диапазонах R при резонансе антенны на средней частоте диапазона изменяется по краям примерно на 10% (ксв=1,1). Согласование обуславливает «приёмную емкость» антенны или АФ-системы по мощности и ни на кпд, ни на ДН антенны не влияет. Реактивность во входном сопротивлении антенны обусловлена отражением энергии от разомкнутых или замкнутого конца антенны – так называемая отражённая волна. Она формирует стоячие волны тока и напряжения в антенне и сдвиг их фаз во времени. И только при резонансной длине сдвиг фаз во времени исчезает.
Таким образом, реактивность – это та же отражёнка. Поэтому можно конечно настраивать антенну на резонанс, а потом согласовывать. Но можно ввести всю АФ-систему в резонанс без кропотливого укорачивания (удлинения) антенны, зная, что её длина соответствует данному диапазону. Первое – эффективней для ВЧ бендов. Второе – для НЧ, вследствие влияния изменений климатических условий из-за низкого расположения антенн.
Всего доброго.
73!
Никогда не знаешь как отвечать собеседнику. Все зависит от того каким багажом знаний и практических навыков он обладает. Ваш «провокационный» вопрос мог задать и дилетант и профессионал и отвечал бы я на них совершенно по разному! Дилетанту, практически, ответил я, а профессионалу ответили вы.
А по поводу настройки ВСЕЙ АФУ имено для НЧ в резонанс ваше мнение меня заинтересовало, но не совсем я согласен. Но спорить не собираюсь т.к практического смысла в этом не вижу и это может вылиться в длительную дискуссию которая мало кого здесь заинтересует. Как говориться: «Я знаю, что я знаю!» и 73!
»Балун» само слово состоит из 2х »бал-анс» и »ун-баланс.»
По сути это ВЧ трансформатор обмотки которого намотаны на кольце из феррита или карбонильного железа.
Предназначен для согласования симметричных антенн или двухпроводных линий с несиметричными кабелями.
Например, имеем 2х проводный симметричный кабель с комплексным сопротивлением (импеданс) 300ом и коаксиальный
кабель на 50ом согласовать их можно при помощи балуна
1:6
Антенну типа длинный провод можно согласовать балуном
1:9 (строго говоря в данном случае говорят не балун а ун-ун
т.к. и провод антенны и кабель несимметричны)
Применение балунов эффективно согласовывает выход передатчика с антенной, нет необходимости расписывать что мы при этом выигрываем.. 🙂
Имеется еще один тип балуна так называемый токовый балун
Он представляет из себя в простейшем случае набор ферритовых колец надетых на оплетку кабеля.
Является по сути высокочастотным дросселем и препятствует излучению ВЧ через оплетку кабеля.
В принципе все это вы можете почитать сами.