Ako si vyrobíme dobré baluny 1:1 a 1:4 ?

Čo je to balun ?

Balun je štvorpól, ktorý mení symetrickú impedanciu antény na nesymetrickú, jeho útlm je  minimálny a tiež musí preniesť požadovaný výkon do antény. Uzemnené môže byť len opletenie koaxu na vstupe balunu.

          Základné vzťahy pri návrhu symetrizačných a prispôsobovacích vedení sú jednoduché. Vstupná a výstupná impedancia symetrizačného balunu je obyčajne 50 (75) Ω, ale často sa vyskytuje potreba balunu 1:4, čiže 50:200 Ω, alebo 75:300 Ω. Pokiaľ je vstupná a výstupná impedancia rôzna, tak vedenie balunu má impedanciu rovnú odmocnine súčinu  vstupnej a výstupnej impedancie čiže Z_B=√(Z_vst x Z_vyst). Pokiaľ sú impedancie rovnaké, tak aj impedancia vedenia balunu musí byť taká istá.

Obľúbené vedenie balunu je PVC čierno-červená dvojlinka, ktorá má impedanciu okolo 120 Ω. Dva vodiče so silikónovou izoláciou SIF1,5 tesne pri sebe majú impedanciu okolo 140 Ω. Dva vodiče s teflónovou izoláciou majú asi 90 Ω a dva smaltované vodiče majú 15-20 Ω, podľa vzdialenosti medzi vodičmi. Dvojlinka má výhodu, že má definovanú vzdialenosť medzi vodičmi a tým aj stálu impedanciu. Ďalšia výhoda je, že dve paralelne spojené dvojlinky majú pre nás potrebných 50 Ω. Ideálna by bola dvojlinka s teflónovou (PTFE) izoláciou s impedanciou 100 Ω.

Balun 1:1 (50 Ω/50 Ω) sa používa ako symetrizačný člen a súčasne potláča súfázové povrchové prúdy.

Balun 1:4 (50 Ω/200 Ω) sa používa ako symetrizačný člen a transformuje impedanciu.

Jednoduché baluny 1:1 a 1:4 zo 100 Ω dvojlinky a feritového toroidu

                                                                             výstup

                                                                             vstup

                                                        Obr.1 Navinutý balun z dvojlinky

          1. Presne podľa obr. 1 navinieme dvojlinku 100 Ω na toroid FT140-43 alebo FT240-43 a pripevníme ju sťahovacími páskami. Presne dodržíme i smer navíjania vinutí.

          2. Pre balun 1:1 spojíme na vstupe aj na výstupe vodiče rovnakej farby pravého a ľavého vinutia. Tým spojíme obe vinutia paralelne a výsledná impedancia vedenia bude 50 Ω.

         3. Pre balun  1:4 spojíme na vstupe vodiče rovnakej farby pravého a ľavého vinutia. Na výstupe spojíme modrý vodič ľavého vinutia so šedým pravého vinutia a zostávajúce dva vodiče sú výstupné vodiče s impedanciou 200 Ω. Čiže na vstupe sú vinutia spojené paralelne a na výstupe do série, prevod impedancie je z 50 Ω na 200 Ω. Pre balun 1:4 (50 Ω na 200 Ω) je vinutie z dvojlinky 100 Ω, lebo √50x200=100. Schémy balunov sú na obr. 2.

Obr. 2 Schémy balunov 1:1 a 1:4

          4.  Ďalší vhodný variant je prúdový balun navinutý podľa W1JR. 

      Balun 1:1 má  vinutie z 50 Ω semirigidného koaxiálneho kábla RG142 na toroide FT240-43. Má vstupnú aj výstupnú impedanciu 50 Ω a potláča aj súfázové povrchové prúdy. Pozri  obr. 3.

Obr. 3 Balun navinutý podla W1JR

Počet závitov koaxu či dvojlinky balunu volíme tak, aby na najnižšej používanej frekvencii bolo PSV zaťaženého balunu maximálne 1:1,3.

Odskúšanie hotového balunu

        Balun 1:1, 50 Ω na 50 Ω. Výstup balunu zaťažíme rezistorom 50 Ω (dva 100 Ω paralelne) a na vstupe zmeriame anténnym analyzátorom impedanciu. Mala by byť 50 Ω na frekvenciách 1,5 MHz až 30 (50) MHz.
        Balun 1:4, 50 Ω na 200 Ω. Výstup balunu zaťažíme rezistorom 200 Ω (dva 100 Ω v sérii) a na vstupe zmeriame anténnym analyzátorom impedanciu. Mala by byť 50 Ω na frekvenciách 1,5 MHz až 30 (50) MHz.

        Podobne si zmeriame aj impedanciu vedenia balunu. Výstup balunu zaťažíme rezistorom 200 Ω a na vstupe zmeriame impedanciu anténnym analyzátorom. Impedanciu vedenia balunu si približne vypočítame zo známeho vzorca Z=√(Zvst x Zvyst). Postupným menením hodnoty zaťažovacieho rezistora dosiahneme stav, aby sa Zvst = Zvyst. To je presná hodnota impedancie vedenia balunu.

Použitie balunov 1:1 a 1:4

       Typické použitie balunu 1:4 je napríklad pre anténu OCF (Windom FD8) firmy Myantennas. Napájacie svorky antény sú pripojené na 200 Ω výstup balunu 1:4 a vstup 50 Ω je pripojený na výstup balunu 1:1. Jeho vstup je pripojený na napájací koaxiálny kábel 50 Ω. Pozri obr. 3. Balun 1:1 je na potlačenie súfázových povrchových prúdov. 

Podľa DG0SA je balun s FT240-43 na 800 W. Ďalší balun môže byť napríklad symetrizačný balun 1:1 pre dipóly, atď.

                                          Obr. 4 Balun 1:4 a 1:1 pre anténu OCF (windom)

Záver

       Tieto baluny si môžeme spoľahlivo vyrobiť, prípadne ich aj odskúšať. Iste existuje veľa iných zapojení balunov, ktorým ale musíme pred použitím najskôr zmerať prevod impedancií. Na meranie balunov potrebujeme anténny analyzátor a spektrálny analyzátor NWT7 či NWT500. Želám Vám veľa úspechov pri vylepšovaní antén.

Pozn. Na baluny môžeme použiť len toroidy FT140/240-43 (AL=1050), FT140/240-K (AL=330) a podobné toroidy z hmoty 4C65 alebo N30. Neodporúčam používať neznáme toroidy zo šuplíka.