top
logo


1:1-es koaxiális balun

Gyakori feladat, hogy egy szimmetrikus táplálást igénylő antennát aszimmetrikus tápvonalon kellene táplálni. Az alábbi leírás erre ad egy lehetséges megoldást abban az esetben, ha impedancia transzformációra egyébként nincs szükség.

Abban az esetben, ha a szimmetrikus antennát az aszimmetrikus koaxiális kábelhez csatlakoztatjuk bárminemű illesztő alkalmatosság nélkül, akkor a kábel árnyékoló harisnyája is sugároz. Ez szinte lehetetlenné teszi az antenna normális beállítását. Amellett a hatásfoka (SWR) is pocsék lehet. Az ARRL Antenna Handbook 21. kiadás 26. fejezete tárgyalja azt a kivételes esetet, amikor koaxiális vezetékkel "büntetlenül" táplálható szimmetrikus antenna. Én most nem ezt az esetet tárgyalom, hanem a jóval általánosabban előfordulót.

Vegyünk példának egy J-Pole antennát. Ez szimmetrikus 50 ohmos csatlakozást igényel, amit illeszteni kell egy balunnal (BalUn=Balanced >>--> Unballanced) az 50 ohmos aszimmetrikus koaxiális levezető kábelhez. Impedancia transzformációra itt nincs szükség (mert a feed point úgy van kiszámolva). Ezért szükséges egy ú.n. 1:1-es balunnak hívott alkalmatosságra. Azért hívják ezt 1:1-nek, mert az impedanciák viszonya 50:50 ami egyszerűsítve 1:1... Ezek a balunok vételre és adásra egyaránt alkalmasak.

Az Interneten bukkantam rá IW5EDI remek honlapjára. Itt pedig találtam egy leírást a koaxiális balunról. Ez egy késleltető tápvonal (delay line) típusú megoldás, ahol az antenna felé menő két koaxiális kábelszakasz árnyékoló harisnyáin egymással 180 fokos (kioltó) fázisú jelek jönnek létre. Így az adó kiegyenlítetlen (unbalanced) jeléből kiegyenlített, azaz szimmetrikus (balanced) jel jön létre. Vételnél a folyamat fordított...

A megoldás az alábbi ábrán látható.

A koaxiális kábel-balun

Az ábrán látható, hogy ez a típusú illesztő balun három koaxiális kábelszakasz összekapcsolásából áll.

A kék színnel jelzett szakasz a rádióhoz vezető "tetszőleges" (lásd. lentebb) hosszú kábelszakasz. A sárga színű egy negyedhullámú szakasz.  A hosszát úgy számíthatjuk ki, hogy a negyed hullámhosszat megszorozzuk a koaxiális kábel (adatlapján is közölt) sebességtényezőjével illetve a nálunk használatos elnevezés szerint - rövidülési tényezővel, ami például RG58 esetén 0,659. Tehát ha a használt antennafrekvencia 144 MHz, akkor a sárga szakasz hossza 34,1cm és a  zöld szakasz hossza az ennek háromszorosa.

Én jobban szeretem az idegennyelvű irodalomban használt sebességtényező, vagy más néven sebességfaktor elnevezéseket használni, semmint a magyar rövidülési tényezőt, mert ez utóbbi nem árul el semmit a dolog lényegéről...

 

Az ilyen típusú balunok hiányossága (működési elvükből adódóan), hogy viszonylag keskeny sávúak. Tehát egy adott frekvenciára és annak közvetlen környezetére méretezhetők, és ha attól az adónk frekvenciája eltér, akkor az eltérés mértékétől függő szimmetriaromlás jön létre. Érthető, hiszen a sárga és zöld szakaszokon terjedő hullámok fázisa csak egy adott frekvencián oltják ki egymást "teljesen". Na jó, de mekkora az a bizonyos közvetlen környezet? Hogy ebbéli aggályaimat eloszlassam, számolgatásokba kezdtem.

Számításaim szerint ha egy ilyen balun pontosan 145MHz-re van méretezve, a sávvégeken (144 és 146MHz) nem rosszabb a kioltás, mint 0,0018, ahol a 0 lenne az ideális kioltás és a 2 pedig a teljesen rossz (mert sin(90°)+sin(90°)=1+1=2 és mert a sinus és cosinus függvények egymásba transzformálhatók 90°-os fáziseltolással). Ekkor nem kioltódnak, hanem pontosan összeadódnak a hullámok (ami nem célunk)... A példánknál maradva az ilyen 145MHz-re méretezett 1:1-es (tehát impedanciát nem transzformáló) koax-balun 230MHz-en mutat 1-et ami már rossz érték, viszont messze kívül esik az általunk megcélzott frekvenciatartományon.. Tehát látni, hogy a helyzet a VHF amatőr sáv esetén kifejezetten jó (a legnagyobb hiba kisebb mint 2 ezrelék!), tehát nyugodtan használható a megoldás.

Ennek a balunnak az alábbi előnyei vannak:

  • Egyszerű
  • Könnyen méretezhető és megépíthető
  • Nagy teljesítményeket is bír
  • Olcsó

Két hátránya van csupán:

  • Némi (szinte elhanyagolható) veszteséget, csillapítást okoz.
  • Viszonylag korlátozott sávszélességen belül alkalmazható egy adott frekvenciára méretezett példány.
  • Az alkalmazott frekvenciával fordítottan arányos a balunhoz szükséges kábelszakasz hossza! Tehát az alacsony frekvenciákon gazdaságtalan, oda jobb más megoldást keresni.

Egyéb balun megoldások is léteznek az itt leírt változaton kívül.

Egy másik lehetséges balun megoldás amit sokan használnak még, a legprimitívebb. Egyszerűen az antenna levezető kábeléből tekernek egy pár menetes fojtótekercset (choke), ami meggátolja az árnyékoló harisnyában folyó (zavaró) nagyfrekvenciás sugárzások létrejöttét. Az így megnövekedő vezetékhossz növeli a veszteségeket különösen a magasabb frekvenciáktól (UHF-től fölfelé). Ennek alapelvét itt tárgyalom.

A (mágneses) transzformátor elvet használó balunok kevésbé rendelkeznek az iménti korlátozással, de speciális ferrit kell hozzájuk, nagyobb teljesítmény és alacsony frekvenciák esetén.

Attachments:
Download this file (Koaxbalun.xls)Koaxbalun.xls[Az 1:1-es koax-balun hibáját számoló tábla]0 Kb
Módosítás dátuma: 2014. november 12. szerda, 11:58
 

bottom
top

Olvasóink

Oldalainkat 21 vendég böngészi

A legújabbak

A legnépszerűbbek


bottom