Balun Prądowy 1:1 - Jak prawidłowo zbudować ?

[SP5FCS]

Robert, podczas budowy własnego baluna warto zopoznać się z ciekawym opracowaniem z lat osiemdziesiątych z QST /tłumaczenie UA9LAQ oraz SP1VDV/
Niektóre zagadnienia dotyczące pracy balunów

(16-03-2012 20:38)SQ5STZ napisał(a):  Ja wiem o tym, że SWR nie jest jedynym kryterium sprawności instalacji antenowej. Zawsze powtarzam, że system jest tak doskonały jak jego najsłabsze ogniwo.

Robert wykonanie dobrego opisu nie jest proste, wymaga czasu i przekracza pojemność postów na forum. Większość zagadnień dotyczących współczynnika SWR i jego wpływu na straty jest dobrze opisana w plikach zamieszczonych przez Jacka SP8BAI.

Podstawowy błąd polega na tym, że najczęściej kierujemy się pomiarami SWR-a i mocy przy radiu i na tej podstawie oceniamy jakość naszej stacji. W wielu przypadkach takie pomiary nie oddają pełnego obrazu rzeczywistości (straty w kablu, transformacja impedancji). Bardziej miarodajne byłyby pomiary SWR-a i mocy bezpośrednio przy antenie. Moim zdaniem aby kompleksowo ocenić zestaw nadawczy musimy przestawić się na podejście energetyczne tzn. ile energii wysyłanej z PA dotrze do promiennika i jak zostanie ona wypromieniowana do atmosfery. Powinniśmy mieć świadomość ile energii i dlaczego tracimy na poszczególnych "ogniwach" naszej stacji nadawczej.

Podczas budowy wzmacniacza końcowego warto zadbać aby jego impedancja wyjściowa była Z=50 w całym zakresie pracy. Tylko przy poprawnym dopasowaniu PA do fidera oraz anteny uzyskamy optymalną moc na wyjściu. Każde niedopasowanie spowoduje spadek oddawanej mocy i spadek skuteczności. W ilu konstrukcjach amatorskich sprawdzamy ten parametr ?
Przy wysokim SWR często martwimy się stratami w wyniku odbicia od anteny a zapominamy o spadku mocy stopnia końcowego nadajnika w wyniku złego obciążenia fiderem i anteną.

Straty na KF-e w dobrych liniach transmisyjnych przy małych długościach są do pominięcia, dlatego teoretycznie możemy pracować nawet przy dużych SWR-ach. Poprzez wielokrotne odbicia ANTENA_PA większość energii i tak zostanie wypromieniowane przez antenę. Jednym ograniczeniem jest obawa o tranzystory wzmacniacza końcowego oraz o promieniowanie fidera.
Pamiętajmy również, że przy niedopasowaniu ANTENA-FIDER linia transmisyjna zaczyna pracować jak transformator dopasowujący co skutkuje innym SWR przy radiu a innym przy antenie. Dodatkowo transformacja impedancji zależy od długości fidera czyli zmienia się w funkcji częstotliwości. Doświadczyło tego zjawiska wielu amatorów próbujących dopasowywać antenę długością fidera. Możemy tak dobrać długość fidera, że przy radiu będzie SWR=1 na końcu fidera zwarcie lub rozwarcie bez anteny.
Powyższe zjawiska przemawiają na korzyść umieszczania pomiarów i dopasowania (np. skrzynki antenowej) bezpośrednio przy antenie. Fider zawsze jest dopasowany na obu końcach a jego długość nie wpływa na dopasowanie.

Moim zdaniem najistotniejszym elementem decydującym o skuteczności naszej stacji jest promiennik i jego umieszczenie nad ziemią. To właściwa dbałość o konstrukcję anteny, kąt promieniowania, kierunkowość, grunt pod anteną, uziemienie decyduje ile procent wypromieniowanej energii dotrze do anteny naszego korespondenta.

[SQ8Z]

:-)
"Moim zdaniem najistotniejszym elementem decydującym o skuteczności naszej stacji jest promiennik i jego umieszczenie nad ziemią. "

Adam ;-) , i inaczej byc nie moze ;-)
Zamiast rozwlekac wywod wystarczy napisac:
WY nadajnika 50 ohm
fider 50 ohm ( i jeli ma pracowac szerokopasmowo ) nic nie kombinujemy z fiderem ;-)
strojenie to :
a. antena
b:dopasowanie anteny w punkcie zasilania.
i to juz !!!
Dyskusje proponuje ograniczyc do szczegolow, jaki balun, jak go wykonac...
dyskusje akademicie o prawie ciazenia niczego nowego nie wniosa.
Material przedstawiony przez Jacka w wystarczajacy sposob okresla zaleznosci.
Nastepnym etapem w tej dyskusji moze byc, "konkretne rozwiazania" ukladu samej anteny.
Podsumowujac, wykonywanie instalacji antenowej w wersji szerkopasmowej to zabawa dla kolegow na pogaduchy i aktywnosci ze skatalogowanych "krzakow" czy "zamkow" i fajnie.
Jesli zabawe potraktowac powaznie , sport DX'owy czy contesty to zadna powazna stacja nie bedzie uzywac takich rozwiazan, w tych przypadkach wazne sa zupelnie inne parametry i wtych przypadkach czesto najbardziej skutecznymi antenami sa te ktore pomiar SWR daja na poziomoe 1,6....1,8 ;-).
W powazniejszych zastosowaniach nie stosuje sie linii szerokpasmowych!!
Tam stosuje sie rezonansowe ( zasilanie anteny na kazde pasmo osobno) i wykorzystuje uklady filtrujace w oparciu o tzw. "stub" ;-).
A w contestowych Big Gun parametr tllumienia kabla jest zdecydowanie bardziej istotnym niz swr ;-) bo lepiej miec fider z tlumieniem 0,2 dB i SWR 1,5 niz
fider z tlumieniem 3dB i swr 1:1,1 ;-).
To sa oczywiste "oczywistosci" o ktorych piszmy albo od poczatku do konca ( 30 stron A4 ) albo wcale..bo wychdzi ze dzwonia tylko niewiadomo w ktorym kosciele ;-)
Pozdrawiam
Krzysztof SQ8Z
p.s.
w materiale zawartym w PDF zalaczonym przez Ciebie Adamie jest blad , pierscionki ferrytowe BN73 - 2401 to binocular a nie toroid ( o ile wiem Amidon wogole takich nie wykonuje) , autor pisze o FT50-73 ;-).

A ze wzgledu na "trzymanie sie tematu" w tym watku oczekiwac nalezy , kolejnych sprwadzonych wykonan tego baluna czy tez raczej symetryzatora ;-).

vy 73!

[SP3SWJ]

Ja dodam tylko kilka słów o pomiarach samym VNA ...

Antena nigdy nie jest "idelanie" 50 omowa... dlatego balun nie należy mierzyć wyłącznie rezystorem 50 om.

Do pomiarów BALuna należy zastosować mały PRek 100 om - sprawdzić najpierw jego samego czy jest on bezindukcyjny ... oczywiście za pomocą VNA

Podczas pomiarów BALuna należy ustawić obciążenia R=50 om.. a następnie odstrajając R zobaczyc jak wpływa to na nasz BALun...

Ta metoda pomiarową można określić czy nasz BALun ma przełożenie 1:1 .... czy jakieś inne i jaka ma tolerancje na zmianę obciążenia

Robiąc pomiar sa pomoca NWT lub SVNA warto wykonac pomiar opisany przez

http://www.sp5jnw.sem.pl/technika/balunt...ntest.html


gdzie Vs to jest wejście sondy

........................

.... a wracając do BALunów ... ja uważam że najlepszy zawsze będzie trafo 1:1 :-) ze względu na separace niesymetryczności lini zasilającej i anteny :-)


................

Cytując fragment...

Cytat:Pamitamy,
e fala odbita wdruje tam i z powrotem wzdłu
linii. Wczeniej, powiedziane było,
e w
kocu i tak zostanie ona wypromieniowana, ale to było przy zało
eniu,
e linia jest bez strat.

Stwierdzam że się z nim nie zgadzam z kilku powodów...

1. "fala"odbita" "powracając" do nadajnika jest tłumiona przez kabel i wydzielana w postaci ciepła ( straty )

1. Fala odbita . wracajaca do PA... interferuje w tym PA i jest przez nie pochłaniania w sporej części i tez wydziela się po części jako ciepło - a także powraca do nas jako INTERFERENCJIE powstającymi na elementach nieliniowych PA - niechciane produkty harmonicznie i intermodulacyjne zwane zakłóceniami które po ponownym powrocie ( i osłabieniu w kablu ) ... inne harmoniczne częstotoliwości znowy powracając do PA i interferują... stąd

WYSOKI SWR JEST ZŁY i dlatego należy do unikać.


W systemach komercyjnych na pasma UHF i wyższe stosuje się "cirkulatory" - sprzęgacze kierunkowe - z wbudowanym sztucznym obciążeniem które powracający sygnał skierowuja do rezystora 50 om... i dzięki temu nie docierają do PA.... na pasma KF jeszce nie widziałem takich circulatorów

Powracające sygnały w torze TX pojawiają się z dwóch powodów - bliski nadajnik obcy ... lub SWR ...

to tak o ZŁYM SWR :-)

[SP5FCS]

(17-03-2012 11:20)SQ8Z napisał(a):  .. w materiale zawartym w PDF zalaczonym przez Ciebie Adamie jest blad , pierscionki ferrytowe BN73 - 2401 to binocular a nie toroid ( o ile wiem Amidon wogole takich nie wykonuje) , autor pisze o FT50-73 ;-).

Krzysztof, czasopismo QST oraz poradniki ARRL w odróżnieniu od popularnych gazetek hobbystycznych to raczej poważne opracowania dobierające autorów oraz rzetelnie sprawdzające publikowane materiały.
W materiale do którego podałem link autor pisze o rdzeniu FB-43-2401 !!!



Zamiast zarzucać autorowi błędy może lepiej zapytać Google co wiedzą na temat tego rdzenia:
Ferrite bead, FB-43-2401
Amidon Inc.

PS
------------------------------------------------------------------
Wszystkie ceny Elfa-Polska są podawane w zł bez VAT (info na dole strony), czyli 1,07zł/szt przy 50szt + koszt wysyłki.
Bez problemu można zamówić również rdzenie z materiału 73
Ferrite bead, FB-73-2401

[SQ8Z]

hmm, moze warto ..czasem sie pomylic tak jak ja to zrobilem ;-)
z FB ( rurka ) zrobil mi sie BN ( dwuotworowy) , pomylka nigdy nie przekresla powaznego publikatora ;-).
Linki podane przez Ciebie o.k. , tyle ze Elfa to material 43 ;-) a nie 73 ...
i ciekawostka nam wychodzi ;-)
cena poadana w Elfa nawet jesli w Funtach to o po polowe mniejsza niz w INC Radio ;-).

vy73!
p.s.
dzieki Jarek za zwrocenie uwagi na efekty powodowane fala odbita ;-)

SQ8Z

aby posty nie byly "puste", to skorzystam z okazji, symetryzatora z ferrytow uzy
wam w swojej delcie poziomej od 10 lat, antene powiesilem tak ( regulujac wysokosc nad ziemia) aby uzyskac impedancje zblizona do 50 ohm ( wyszlo okolo 5m nad ziemia, i impm okolo 56 ohm, na kabel zalozylem 20 pierscieni ferrytowych
o przenikalnosci u 850 , a zastosowalem taniutkie i latwe do kupienia w polsce rdzenie z materialu AN85 i rozmiarze 16x12x8mm ;-) , maja tez zalete, ze koszt 20 sztuk to 16 pln ;-).
Dystrybutorem tych materialow jest firma AET i sprzedaja w ilosciach po 100 sztuk , w porownaniu z Amidon cena kilka razy mniejsza a efekt ten sam ;-).
ponizej dowod w postaci foto



tego typu symertyzator powinien poradzic sobie z moca do okolo 300W.
chcac przylozyc 1...1,5kW wiadomo ze trzeba dac rdzenie o wiekszych rozmiarach

vy 73!
SQ8Z

[SP4HKQ]

To "COŚ" przy antenie, co to jest -symetryzator czy transformator, a może jedno i drugie?
Ja także mam deltę której róg zasilający jest nad daszkiem wejścia do bloku obok mego okna. Wiec pomiary przy antenie mam bardzo proste. Posiadając VNA wylazłem przez okno na daszek z laptopem i pomierzyłem antenę. Wyszło, że ma na paśmie 3.5 i 7 MHz oporność 95 Om, a na pasmie 28 MHz już 130 Om. Antenę zasilam kablem 75 Om takim grubym 10 mm ( bo taki udało mi się wtedy dostać). Mając te dane wykonałem przy antenie to COŚ. W moim wypadku jest to jednocześnie transformator i symetryzator o przełożeniu 1: 1.38. To COŚ wykonane jest na rdzeniu F81 o średnicy zew 40mm i posiada trzy uzwojenia o ilościach 10, 10, 7 zw. wg książki p. Ryszarda Girulskiego "Amatorskie urządzenia krótkofalowe" str. 229. Ale takie dopasowanie nie jest idealne dla każdej częstotliwości na której pracujemy. I tu się kłania skrzynka antenowa przy antenie. Jej zastosowanie rozwiąże nasze problemy.
Natomiast Jarku z tą interferencją to jakaś "ściema". Z tego co mi wiadome, to jak nadajemy 3.7 MHz i ta częstotliwość się odbije od anteny i wróci do PA to z czym ma interferować z 3.7 MHz, Przecież w tej sytuacji nastąpi powstanie fali o tej samej częstotliwości, ale o zmniejszonej lub powiększonej amplitudzie. Wiec Jarku napisz o co ci chodzi dokładnie z tą interferencją i powstawaniem harmonicznych. Może miałeś na myśli inter modulację?

[SP3SWJ]

Pamiętaj że wszelkie mostki SWR są sondami SZEROKOPASMOWYMI i one tak naprawde wiedzą że coś się wraca... ale nie wiedzą co...

Podobnie jak jest różnica pomiędzy Wobuloskopem... a tracking generatorem... tak samo można robić analizatorem widma pomiar SWR ... ale wymaga to troche pracy...

jeśli twój nadajnik generuje 3,5 MHz to także 7 10,5 .... itd... z anteny nastrojonej na 3,5 MHz najmniej wróci sie sygnał o F 3,5 MHz... ale pozostałe harmoniczne wrócę się się mocniej i będą dodatkowo w przesunięciu fazowym ... zmieszaj to wszystko na nieliniowych elementach PA ...

Skoro uważasz że "ściema" to znaczy że anteny siatkowe ulegają autosugestii podobnie jak i telewizory sąsiadów... to zupełnie jak kury które nie niosą jajek bo obok krókofalowiec ma antenę ... ot i zapewne całe wytłumaczenie...

[SQ8Z]

"To "COŚ" przy antenie, co to jest -symetryzator czy transformator, a może jedno i drugie? "

jesli pytanie jest do mnie i mojego foto , to odpowiedz jest prosta
to CoS to kawalek laminatu sluzacy jako uchyt i niec wiecej ;-) , natomiast cos na odcinku kabla koncentrycznego to jak pisalem 20 pierscionkow ferytwych... spelniajacych role hmmm, dlawika na oplocie ? ;-)
i tu zadnej transformacji niet ;-).
Jak zrobi si ecieplej, podlacze VNA i "przemacam" to dokladnie, czyli delta bez i z pierscionakmi a wyniki pokazemy na obrazkach ... robilem to w czasach kiedy do dyspozycji mialem tylko MFJ 259 ...

pozdrawiam
Krzysztof SQ8Z
p.s.
ja uzywam kabla H1000 wiec pewnie mam 50 ohm linie zasilajaca, pmiar samego kabla z obciazeiem 50 ohm na koncu , pokazuje SWR1:1 ;-) w zakresie 1....50MHz , jesli stroje to sama antene ;-).

[SP4HKQ]

Jarek rozgraniczmy 2 sprawy w budowie PA. Budując takie urządzenie wybieramy drogę maksymalnej liniowości i stabilności pracy. W drugim wypadku maksymalną moc wyjściową, często kosztem liniowości i zawartości harmonicznych w sygnale. Norma dla urządzeń nadawczych mówi, że harmoniczne na wyjściu nadajnika powinny być mniejsze od sygnału właściwego minimum 30 dB. A wiec przy nadajniku 100W będzie to 0.1 W (odpowiada to napięciu 6.3 Vpp na 50 Omach). Sygnał nadajnika doprowadzamy do anteny jednopasmowej lub do anteny wielopasmowej (oczywiście maksymalnie dopasowanej do 50 Om). Jak do jednopasmowej to sygnał np 3.7 MHz zostanie wypromieniowany w eter, a druga i kolejne harmoniczne częściowo odbite do PA. Przy nadajniku tranzystorowym 100 W stosujemy trafo wyjściowe 1:3, 1:4 , to na kolektorach tranzystorów możne się pojawić dodatkowo maksymalnie 2 V (wartość całkowicie teoretyczna). Przy zgodnosci faz z 2 harmoniczną nadajnika, teoretycznie może coś zmienić w punktach pracy PA. Ale po drodze mamy:LPF nadajnika, skrzynkę antenową, kabel, balun i w druga stronę to samo. Więc do PA nie wraca prawie nic. Przy antenie wielopasmowej praktycznie wszystko zostanie wypromieniowane w eter. Twoje rozważania są niczym nie poparte.
Teraz rozpatrzmy inny wypadek mamy niedopasowaną antenę do kabla. Nadajemy na 3.7 MHz mocą 100 W i wraca nam np 20W-90 Vpp (z powodu niedopasowania). W PA sa tranzystory 36V do pracy przy zasilaniu 13.8 V. Na kolektorach przy normalnej pracy występuje napięcie prawie 28 Vpp. Jak do tego dodamy (przy zgodnosci faz) napięcie odbite, to przekroczy napięcie przebicia tranzystorów i "nieszczęście" gotowe. Dlatego stosujemy skrzynki antenowe i ALC.
Gdy moc odbita jest mniejsza i nie przebije mam tranzystorów. Napięcie mocy wracającej doda się do napięcia normalnej pracy tranzystorów i przez sprzężenie zwrotne zmieni punkt pracy wzmacniacza PA. PA "nastawione" na maksymalną moc, zaczyna siać harmonicznymi z którymi nie radzi LPF i sąsiedzi widzą pracę naszej stacji w telewizorach. Należy jeszcze zauważyć, że skrzynka antenowa na częstotliwość podstawową tzn na którą jest nastrojona puszcza sygnał bez strat w obie strony, dopasowuje tylko oporności.
Musimy zrobić przy antenie, a więc na styku kabel-antena to COŚ, które w jak najszerszym pasmie dopasuje oporność kabla do anteny. Najlepszym rozwiązaniem jest skrzynka antenowa przy antenie, ale każde rozwiązanie jest lepsze niż jego brak. No chyba ze antena jest "idealna" i na każdej częstotliwości pracy ma 50 Om.

[SQ8Z]

WItam przy niedzieli,
pomijam ze watek ten to Balun pradowy jak wykonac...
pomijam fakt ze w banalnej sprawy ... oczywistej dla wiekszosci ktora wie ze jak podlaczy "brzydka instalacje " to "uwali stopien koncowy nadajnika ;-).
Wszak wiadomo ze nawet bardzo dobrze zabezpieczone stopnie mocy tez "odfruwaja" ;-).
NIe pomine natomiast tego:
"Musimy zrobić przy antenie, a więc na styku kabel-antena to COŚ, które w jak najszerszym pasmie dopasuje oporność kabla do anteny"

Zdzislaw jest to zalozenie sluszne jedynie w przypadku kiedy :
a. mamy do czynienia z instalacjami mobilnymi i oczywiste z tego powodu ograniczenia.
b. jestesmy totalnie biedni, totalnie leniwi... . mamy potezne ograniczenie w zwiazku w uwarunkowaniem QTH , blok, wspolnoty , spoldzielnie.

Jesli natomiast mozemy choc nieco rozwinac skrzydla , to nikt kto mysli o czyms wiecej niz wymiana informacji o stanie pogody, wlasnego sampoczucia ew. podyskutwaniu o tym jak kwitna krzaki na dzialce w pasmie 80 czy 40 m ;-)
nie bedzie sobie zawracal glowy kawalkiem drutu i skrzynkami przy antenie.
Wykona prawdziwe rezonansowe instalacje antenowe na kazde pasmo osobno, jesli tylko pozwola mu na to warunki, czas i czasem kasa... ten ostatni parametr nie do konca sluszny ;-) bo anteny "wyczynowe" z drutow tez da sie zrobic ;-).

Pomijam fakt ze skrzynka przy antenie ..super sprawa..ale jakos nie widze rozwiazan ( niedrogich) ktore pozwola skorzystac z pelnej mocy licencyjnej ;-).

Poniewaz posiadam wieloletnie doswiadczenia w branzy lacznosc , organizacja lacznosci w warunkach terenowych , to jakos tak wiem o czym mowie ;-)
polecam lekture Low Band DX,ing, ARRL Antena Book , oraz cala seria Antena Book vol. 1,2,3, .....
Proponuje tez jesli juz mamy cos radzic w dziedzinie dopasownia , podac konkretne przyklady , konkretnych , sprawdzonych rozwiazan... bo 90 % czytajacych nie interesuje o ile Vp-p wzrosnie napiecie na kolektorze,( wiedza taka nie ma zastosowania przy rozwieszaniu czy stawianiu anten w krzakach) a raczej jaki kawalek drutu , jak powiesic i co konkretnie podlaczyc aby po pierwsze nie puscic z dymem koncowki , ew, nie "charczec" znieksztalconym sygnalem po pasmie ;-).

W sumie dzieki wielkie, Robert zapuscil konkretny temt techniczny i konkretne rozwiazania.. a z watku po raz kolejny zrobil sie Hyde Park do "zablysniecia" nikomu nie potrzebna pseudo teoria ....

Krzysztof SQ8Z
p.s.

aby wyciagnac wnioski zawarte w ostatnich zdaniach Twojej wypowiedzi Zdzislaw, caly wywod o zjawiskach zachodzacych w stopniach koncowych ... sorry psu na bude ;-(.
Wyraznie nie czujesz tematu... a parametrow "niewiadoma"w tych rownaniach jest tyle ze szybciej na intuicje wynikajaca z doswiadczenia cokolwiek zrobisz niz siedzac z liczydlem calymi wieczorami ;-).