De balun

BALUN met ringkern
Doel:
In de telecommunicatietechniek komt het vaak voor dat een ongebalanceerde
bron aan een gebalanceerde belasting gekoppeld dient te worden of
omgekeerd. Denk aan het koppelen van een dipool aan een coaxiaal kabel.
Doet men dit niet,dan zal de coaxiale voedingslijn gaan stralen.Immers
over de buitenzijde van de coax zal een stroom vloeien die een veld
veroorzaakt die echter niet opgehoffen wordt door het veld in de kabel
vermits deze niet doorheen het scherm straalt.Een figuur van de
mantelstromen kun je terugvinden in het artikel “FD4” in tijdschrift
october 2004. Ook “common mode noise” moet tegengehouden worden.
Andere oorzaken kunnen zijn: de voedingslijn die niet loodrecht op de
antennedraad vertrekt en de ongelijke lengtes van beide antennedraadhelften.
Oplossing:
De component die daarvoor gebruikt wordt, wordt in de volksmond “balun”
genoemd. Het woord “Balun” is een samentrekking van de woorden
”balanced”en “unbalanced”.
Er zijn 2 manieren om dit te bereiken:
-)de voedingskabel ontstemmen;
-)de lijn van de antennestromen ontkoppelen.
Naast de “bal to unbal” operatie, kan ook nog gezorgd worden voor
impedantie-aanpassing(transformatie).Als die gebruik maakt van afgestemde
kringen(meestal /4 lijnen) is slechts een beperkte frequentieband
mogelijk.
Met een transformator kunnen we in- en uitgang van elkaar isoleren en
terzelfdertijd de impedantie transformeren.Transmissielijn-transformatoren
zijn zoals conventionele transformatoren, maar kunnen gebruikt worden over
een brede frequentiespectrum.
Zin
Zuit
We kunnen de werking verbeteren door
bifilair te wikkelen of draad met
getwist paar te gebruiken.
Voordelen:
-)minder lekinductantie
-)daar beide windingen dicht
bij elkaar liggen:sterkere koppeling
De primaire en de sekundaire
wikkeling zijn magnetisch
gekoppeld waarbij M = wederzijdse
inductiecoëfficiënt.
Voordelen van ’n kern met
r >> lucht :
-)voor zelfde reactantie zijn heel
wat minder windingen nodig
-)minder lekflux,grotere  voor
een zelfde stroom.
Werking : We veronderstellen dat alle windingen evengroot zijn, dus
L evengroot en de koppeling optimaal, dus koppelcoëfficiënt =1.
f
* e
- Vin/2 +
+Vin/2
+
Vin
-
b
a*
+ Vin/2 -
R
c*
-Vin/2
d
+ Vin/2 De spoel ef is zo verbonden dat de spanning erover een flux produceert,
die dezelfde zin heeft als de flux van de spoel ab. Het sterretje * geeft
het begin van de winding aan.
Daar beide spoelen even groot zijn, verschijnt over beider klemmen Vin/2.
Daar spoel cd eveneens magnetisch gekoppeld is aan ab,ef moet de
geïnduceerde spanning over cd eveneens gelijk zijn aan -Vin/2.
Gevolg: boven R verschijnt + Vin/2,
onder R verschijnt - Vin/2.
Besluit: niet alleen is R geïsoleerd van de ingang maar de
uitgangsspanningen zijn symmetrisch t.o.v.de grond.
BALUN 1/1
*
*
*
antenne
symmetrisch
Balun 1/1
*
*
Balun 1/1
*
antenne
symmetrisch
Voor de kern gebruiken we een T-200.
(zie artikel ferriet vs ijzerpoeder)
Om bij de lage frequenties voldoende
reactantie te hebben, nemen we 13
windingen,trifilair gewonden.
Voor 180m neem je best 22 windingen.
Voorlopig werd een kern
gewikkeld en aangesloten
zoals op de foto te zien
is.
Met een weerstand op onze
impedantiemeter werd ‘n
SGV gemeten van 1,75.
Met de balun ertussen
werd dit 2.
Dus niet zo best.
Geplande verbeteringen:
-teflon tape rond de
kern;
-voldoend lange draden
tot aan de kontakten.
-halfweg oversteken zodat
de magnetische flux
dezelfde zin behoudt,
maar de parasitaire
capaciteit vermindert
en dus de bandbreedte
verhoogt.
Zie fig.hiernaast.
Binnenkort zullen we de balun aansluiten op de 40m deltaloop en U de
resultaten meedelen.
Balun 4/1
In onderstaand schema herkennen we een spaartransformator.
Daar de stroom halveert en de spanning verdubbelt, is de uitgangsimpedantie vier maal de ingangsimpedantie.
Let wel, de transformatieverhouding klopt maar als de belasting zuiver
Ohms is !
*
Zin
Zuit
*
antenne
symmetrisch
Wikkelschema:
Slotbemerkingen:
-)gestelde eisen:
-hoge inductantie
-kleine parasitaire capaciteit
-korte verbindingsdraden
-goede draadisolatie(bv:teflon)
-dikke verzilverde draad
-grote kerndoorsnede.
-)Daar onze antennes meestal ’n lage impedantie hebben, kies voor een
stroombalun.
Twee voorbeelden van het “choke”- of “smoorspoel”-type
Smoorspoel-balun’s hebben ’n grotere bandbreedte dan andere types.
-)Bij hoog vermogen, kies een lage  en een hoge Curie-temperatuur en
zorg voor ’n goede afkoeling.
-)De frequentieband bepaalt  (kurve zo vlak mogelijk) en dus het aantal
windingen om ’n bepaalde Z te bekomen.
-)Het probleem is meestal de opwarming en niet de kernverliezen.
Kernsaturatie is meestal maar ’n probleem bij laag gemiddeld vermogen
maar zeer grote vermogenspieken.
-)Je kunt ook 2 kernen opstapelen, waardoor de effectieve doorsnede
verhoogt.
-)Neem je de kernen langer, dan verhoogt de impedantie.
Tekst en figuren:
Foto:
ON4CJP
ON6GE