Balun Prądowy 1:1 - Jak prawidłowo zbudować ?

[SP2JQR]

W przypadku anten bardzo dokładna symetryzacja nie jest konieczna, więc bez problemu można stosować najprostsze układy prądowe na liniach transmisyjnych (TLT).
Bardziej dokładna symetria wymagana jest we wzmacniaczach.
Najbardziej wymagające pod względem symetrii są mieszacze, tam to już nie przelewki - wiedzą to Ci, którzy symetryzowali mieszacz w MiniYesie, CDG2000 i podobnych innych TRXach. Uwaga tutaj na namagnesowane czasem rdzenie dwuotworowe - wtedy każda połówka rdzenia ma inną przenikalność, choć materiał jest ten sam !!! Nie da się w takim przypadku nic zrównoważyć...
Nikt nie pisze o tym że w transformatorach prądowych typu TLT jest wymagana ściśle określona impedancja falowa zastosowanej linii, np dla 1:4 w balunie antenowym musi być 100 omów dla wejścia 50 omów lub 150 omów dla wejścia 75 omów.
Jeśli jest to symetryzator wyjściowy wzmacniacza mocy 1:4 to linie muszą mieć 25 omów itd, itd.
Nie stosowanie się do tego powoduje pogorszenie parametrów na wyższych częstotliwościach i wtedy może się okazać że lepiej pracuje zwykły transformator napięciowy. Jeśli jednak dokładnie to zastosujemy to transformatory prądowe górują nad napięciowymi zarówno małymi stratami jak i bardzo szerokim pasmem przenoszenia.
Baluny profesjonalne na moce rzędu 20kW i więcej tylko tak są wykonywane.
Jak nawinąć dwoma drutami odpowiednią impedancję już dawno temu napisałem w innym wątku.

[SQ8NYK]

Witam kolegów!

Chciałem wykonać balun dla dipola na 80m. Rdzeń jaki posiadam to F-82. Czy wykonannie takiego baluna to nawinięcie przewodu RG-58 jak na rysunku?:

[SP2JQR]

Sposób nawinięcia bardzo dobry.
Nawiń testowe uzwojenie zwykłym drutem DNE, zmierz indukcyjność nawiniętego uzwojenia i oblicz reaktancję indukcyjną dla f=3,8MHz. Jeśli będzie większa od 500 omów to jest OK, jeśli mniejsza to musisz nawinąć więcej zwojów ( cieńszym koncentrykiem, żeby się zmieścił).

[SQ5STZ]

(06-02-2012 20:33)SP2JQR napisał(a):  Sposób nawinięcia bardzo dobry.
Nawiń testowe uzwojenie zwykłym drutem DNE.... ciach!

Czy mógłbyś opisać tok myślenia i dlaczego tak powinno być? Bo mi się jakoś nie zgadza 50 Ohmów i 500 Ohmów

Absolutnie nie chodzi o zaczepkę jedynie o wyjaśnienie problemu, a może innym przyda się taka wiedza ?!

Dziękuję
Robert

[SP9MRN]

(11-02-2012 1:17)SQ5STZ napisał(a):  Czy mógłbyś opisać tok myślenia i dlaczego tak powinno być? Bo mi się jakoś nie zgadza 50 Ohmów i 500 Ohmów

Przyjmuje się, że żeby balun dobrze pracował - czyli tłumił prądy asymetrii, to jego reaktancja powinna być kilkukrotnie większa od impedancji falowej linii. Liczba 10 :-) jet całkiem przyzwoitą wartością - często przyjmowaną jako pewnik. stąd
10(współczynnik) x 50ohm (impedancja)=500ohm (reaktancja)
- (dla dolnej częstotliwości pracy).
A te 500 ohm to jest na 3,5MHz koło 25mikroHenrów. (dokladniej 25 uH daje blisko 550ohm)

No i teraz bierzesz twój rdzeń, możesz o nim nic nie wiedzieć, nawijasz parę zwojów zwykłym drutem i mierzysz ile ci wyszlo. Jak mniej niż 25 mikro, to nawijasz dalej.
Potem liczysz zwoje, odwijasz i nawijasz koncentrykiem tyle samo zwojów.
I masz balun o którym wiesz, że tłumi a nie jest tylko wisiorkiem.

Oczywiście jeżeli znasz parametry rdzenia, to możesz wyliczyć potrzebną ilość zwojów zamiast mierzyć. np dla ft140-43 nawijasz 6 zwojów i gotowe.

No i tyle, miłego nawijania
MAc
mrn

[SP2JQR]

Otóż to właśnie.
Taką procedurę zproponowałem, ponieważ nawet niby znane rdzenie mogą się różnić parametrami, mogą też być podrobione. W związku z tym obliczenia mogą okazać się mało skuteczne. Doświadczalne ustalenie liczby zwojów poprzez pomiar pozwoli uniknąć tego typu niespodzianek.

[SP9MRN]

(12-02-2012 13:39)SP2JQR napisał(a):  Otóż to właśnie.
Taką procedurę zproponowałem, ponieważ nawet niby znane rdzenie mogą się różnić parametrami, mogą też być podrobione. W związku z tym obliczenia mogą okazać się mało skuteczne. Doświadczalne ustalenie liczby zwojów poprzez pomiar pozwoli uniknąć tego typu niespodzianek.

Nic dodać nic ująć, szczególnie, że koledzy wspominali już tu o malowanych amidonach.
Proponowana przez Henryka metoda pomiarowa pozwala wykorzystać rdzeń, który wala się w szufladzie, bo nic o nim nie wiemy. Szkoda, żeby się marnował.
Można też zabrać ze sobą kawałek drutu i mierni na giełdę - i kupić to co potrzeba a nie dawać sobie kit wciskać.
73
MAc

---

A jednak dodam.
Gonczarenko pisze tak:

"...Praktyka a także analiza dużej liczby modeli pokazuje, że dla anteny symetrycznej reaktancja dławika powinna być minimum 4-6 razy większa od impedancji linii(koncentrycznej) - czyli 200-300 ohm. Dla linii symetrycznej nie ma powodu tłumienia prądu niezrównoważenia, bo jego i tak nie ma.
Dla anten niesymetrycznych - GP, dipole niesymetryczne realtancja dławika powinna wynosić 500-1000 omów dla koncentryka oraz 1-2kohm dla linii dwuprzewodowej..."

Zwraca też uwagę, żeby nie przedobrzyć -
"... Każda cewka posiada pojemność, która wraz z jej indukcyjnością tworzy równoległy obwód LC, na częstotliwości nazywanej własną częstotliwością rezonansową dławika. Problem w tym, że powyżej tej częstotliwości dławik zachowuje się jak pojemność i jego reaktancja zaczyna spadać ze wzrostem częstotliwości. Wówczas, przy przesadnie dużym dławiku może wydarzyć się, że jego częstotliwość rezonansowa okaże się być poniżej częstotliwości pracy. I wtedy nie będziemy mieć dławika, tylko kondensator..."

"I to by było na tyle" - przynajmniej na razie

73
MAc
mrn

[SQ5STZ]

Dobry Wieczór,

Dziękuję Kolegom za wyjaśnienia. Przy okazji dostaliśmy sposób na sprawdzenie rdzeni metodą empiryczną. Przyznaję, że trudno jest przestawić się na myślenie zmiennoprądowe Jeszcze raz dziękuję za cenne wiadomości

Zatem teoria już była i warto przejść do praktyki... Na zdjęciach poniżej widać balun mojej "produkcji".







Użyłem rdzenia Amidon FT140-43 i przewodu RG-316 w izolacji teflonowej. Widać, że przy gnieździe UC-1 przesadziłem z "okablowaniem" dla oplotu. Poprawię to przy najbliższej okazji. Oto wstępne pomiary:

3,59 MHz - SWR 1.06
7,05 MHz - SWR 1.10
14,14 MHz - SWR 1.18
21,14 MHz - SWR 1.27
28,32 MHz - SWR 1.35

Indukcyjność żyły "gorącej" - 77,26 uH
Indukcyjnośc oplotu: 78,47 uH

Pomiar wykonany miernikiem LC, którego opis jest na stronie:
http://bruno.netstrefa.com.pl/radio/proj.../index.htm

Na czwartej ilustracji widać pomiar baluna wykonany miniMAXem dla zakresu częstotliwości od 3 MHz do 30 MHz; do wyjścia baluna podłączone sztuczne obciążenie Radialla.



Wiem, że trudno jest zrobić dobry balun na całe pasmo KF. Niepokoi mnie SWR, który gwałtownie rośnie do góry i jest całkiem spory przy 30 MHz. Ponieważ jestem QRP więc muszę walczyć o każdą odrobinę mocy i moje urządzenia muszą działać dobrze; interesują mnie pasma od 7 MHz (włącznie) w górę. Może ktoś podpowie co robię źle ??? Przypomnę, że na początku tego wątku zamieściłem pomiar kabla RG-316, którego użyłem do nawinięcia baluna.

Pozdrawiam i Dziękuję
Robert

---

Panie i Panowie,

Przypomniałem sobie wzór z młodości



Mam nadzieję, że jest OK. Wynika z niego, że:

L[uH]=500[OHm] / (6,283*6,5[MHz])

Dałem małą "zakładkę" stąd trochę niższą częstotliwość początkowa. Po użyciu kalkulatora wyszło L=12,24 uH.

Dla 3,5 MHz (zakładka od 3 MHz) policzyłem L=26,52 uH.

Czy to są wartości prawidłowe?
Czy policzona indukcyjność jest dla jednego uzwojenia czy suma dla dwóch ?

Dziękuję za uwagę i pomoc
Robert

[SQ5STZ]

DzieńDobryWieczór :-)

Ponieważ nie widzę więcej chętnych do pomocy więc...

1. Temat jest trudny i raczej nikt więcej nic nie doda
2. Temat jest nudny jak flaki z olejem
3. Nikomu nic się nie chce
4. Dopiszcie sobie sami

W pierwszym liście tego wątku zamieściłem pomiar kabla RG-316 (o długości 50 cm), który użyłem do zbudowania baluna prądowego 1:1. Wyniki pomiarów tak wykonanego baluna (na rdzeniu FT140-43) były raczej przeciętne. Szczególnie irytował mnie SWR, który dla częstotliwości 28,9 MHz wynosił 1,35. Również impedancja |Z| rosła od 50 Ohmów do niemal 67 Ohmów. Zresztą popatrzcie sobie na wykres; musicie się cofnąć na początek tego wątku - zgubiłem zrzut ekranu z miniMaxa

Uznałem, że trzeba powalczyć o lepsze parametry. Na początku pomyślałem, że RG-316 jest słabej jakości, ale większość odcinków RG-316 jakie mam w swoich zapasach ma bardzo podobne parametry. Zresztą popatrzcie sami.


RG-316 kupiony w pewnej warszawskiej firmie, która rzeźbi...


RG-316 z moich zasobów.


RG-316 w wykonaniu Harbour Industries o oznaczeniu M17/152-00001 Double Shield RG-316

Jak widać ostatni ma trochę lepsze parametry o poprzedników, ale to nie jest to do czego dążę

Musiałem zrewidować moje podejście do tematu. Użycie kabla koncentrycznego miało zapewnić poprawną impedancję linii zasilającej. RG-316 może przenieść sporą moc przy małych rozmiarach. Dodatkowo użycie rdzenia FT114-43 lub FT140-43 pozwala na zbudowanie lekkiego i małego baluna, który wytrzyma nawet 100W mocy ze sporym zapasem. W efekcie tego powstała konstrukcja baluna którą można zobaczyć na zdjęciu poniżej.


Jak widać jest mały błąd - przy gnieździe UC-1 przesadziłem z "okablowaniem" dla oplotu kabla.


Tutaj widać pomiary wykonanego baluna. Uzyskane wyniki dalej mnie nie satysfakcjonowały. Tym bardziej, że np. Robert SP3RAF zbudował baluny o lepszych parametrach - są opisane na jego stronie WWW http://sp3raf.pl.tl/


Przeglądając sieć znalazłem w kilku miejscach podpowiedź Ale pomny na wskazówkę Jarka SP3SWJ na początku sprawdziłem przygotowaną "linię" zasilającą.


Dwa równoległe druty DNE o średnicy 0,6 mm - bifilarne.


Oj, jest gorzej niż przy RG-316

Spróbowałem jeszcze raz. Tym razem użyłem drutu DNE 1,5 mm (nie miałem pod ręka 1 mm), ale całość spiąłem rurką termokurczliwą. Praktycy mówią, że jest to dobry sposób na zminimalizowanie indukcyjności i pojemności własnych baluna czy też powstawanie rezonansu własnego baluna.





Znowu użyłem miniMaxa i...


Jeżeli wierzyć pomiarom to uzyskałem balun idealny
Obliczona impedancja dla częstotliwości 3 MHz wynosi 1365,79 Ohmów (po 682,89 Ohmów dla pojedynczego uzwojenia). Czyli grubo powyżej wymaganych 500 Ohmów.

Użyłem rdzenia, który pasował mi pod względem rozmiarów (27,5 mm x 15,5 mm x 12,5 mm) o nieznanej przenikalności i częstotliwości pracy. Na rdzeniu zmieściłem 6 zwojów drutu DNE 1,5 mm nawiniętych bifilarnie (2 odcinki po 30 cm).


Uzyskana indukcyjność to 36,23 uH dla pojedynczego uzwojenia czyli więcej niż wymagane 25uH.


Teoretycznie uzyskałem balun o bardzo dobrych parametrach.
Koledzy! Czy możecie pochylić się nad tematem i ewentualnie sprawdzić czy gdzieś nie popełniłem błędu ??? Czy mój tok rozumowania jest prawidłowy ???

Bardzo proszę o uwagi.

Dziękuję za usłyszenie
Robert

[SP2JQR]

"Obliczona impedancja dla częstotliwości 3 MHz wynosi 1365,79 Ohmów (po 682,89 Ohmów dla pojedynczego uzwojenia). Czyli grubo powyżej wymaganych 500 Ohmów. "

"po 682,89 Ohmów dla pojedynczego uzwojenia"

Dla tłumienia składowej niesymetrycznej liczy się indukcyjność nawiniętego uzwojenia, a nie pojedynczego drutu. Można podczas pomiaru nawet zewrzeć żyłę wewnętrzną koncentryka z oplotem lub zewrzeć obie żyły jeśli są drutami. To co się dzieje między zwojami lub między ekranem a żyłą środkową nie interesuje nas w tym pomiarze. Interesujemy się tym tylko podczas walki o dobrą i odpowiednią impedancję falową.
Indukcyjności zmierzonej dla każdego drutu osobno nie sumujemy. Dla składowej niesymetrycznej istnieją tylko oba druty razem. Odkłada się ona na obu drutach jednakowo, dlatego liczy się całość.

Odfnośnie wyniku SWR=1,35 dla 30 MHz - to ma na to nie tylko wpływ jakość samego koncentryka, ale sposób jego podłączenia do gniazda UC1 a z drugiej strony do rezystora 50 omów. Twoje podłączenie tworzy zbyt dużą pętlę ( szczególnie ekran koncentryka) która stanowi dodatkową cewkę włączoną w obwód. Jeśli rezystor też jest podłączony długimi drutami to uniemożliwia to na wyższych częstotliwościach uzyskanie dobrego wyniku. Wbrew pozorom już kilka cm dodatkowego połączenia gra rolę. Wartość 1,35 jest jednak moim zdaniem wystarczająco dobra dla fal krótkich, gdzie inne czynniki znacznie bardziej to pogorszą patrząc na cały system.