Для чего нужен балун для кв антенны

Конструкция антенны Long Wire с балуном 9:1 от Ivo Brugnera I6IBE

Конструкция антенны «длинный провод» в виде длинного провода имеет ряд недостатков, однако за счёт отсутствия больших затрат и простоты развёртывания пользуется у радиолюбителей неизменной и заслуженной популярностью. Ещё одним важным достоинством Long Wire является то, что при соответствующем подборе размеров и питания антенны, такая конструкция нормально справляется с функцией многодиапазонной КВ антенны.

Давайте познакомимся с содержанием статьи под авторством широко известного в узких кругах итальянского специалиста – Ivo Brugnera.

Antenna Long Wire con Balun 9:1

«Привет, если вы решили начать осваивать короткие волны, то вам нужна простая антенна, которую вы сможете быстро изготовить из куска провода, согласовав его с линией приёма/передачи через тороидальный трансформатор (или Balun) c коэффициентом трансформации сопротивлений 9:1.

Рис.1 Антенна Long Wire от Ivo Brugnera I6IBE

Размер излучающей части «длинного луча» зависит от наличия свободного места, однако правильный выбор длины провода позволяет получить низкий КСВ для всего КВ диапазона, что иллюстрируется сравнительной таблицей.

Таб.1 Зависимость КСВ Long Wire от частоты и длины антенны

Читайте также:

Как сделать водоворот в банке с помощью батареек

Для балуна нужен красный (Т-200/2) или голубой (Т-200/1) тороид из порошкового железа АМИДОН. Обмотки содержат от 9 до 15 витков строенных проводов d от 1 мм из эмалированной медной проволоки, соединённых в соответствии с Рис.2.

Балун обязательно нужно разместить в водонепроницаемом корпусе, откуда будет выходить только разъём SO239 для коаксиального кабеля и клемма для антенного провода.

Снаружи корпуса в непосредственной близости от разъёма, желательно установить запирающий дроссель RFI для блокирования излучения экранирующей оплётки кабеля и возврата части передаваемой энергии.

Рис.2 Балун 9:1 и дроссель для антенны Long Wire

Дроссель может состоять из коаксиального кабеля и представлять собой 10 витков RG58, равномерно намотанных на тороиде T-200/1 или Т-200/2, либо 4+4 витка, намотанных в противофазе, как показано на рисунке.

При выборе номера смеси (цвета) тороидов для балуна и дросселя (в зависимости от частотного диапазона) следует исходить из информации, приведённой на Рис.3.

Рис.3 Выбор номера смеси тороидов для балуна и дросселя антенны Long Wire

Что касается мощности балуна, т.е. его возможность работать без насыщения тороида, то она зависит от габаритных размеров сердечника. Типоразмер T50 выдерживает 100 Вт , T200 – 400 Вт, T240 – 800 Вт.

Читайте также:

Как найти обрыв в телевизионном кабеле

В моем случае с помощью этой антенны, натянутой между забором и балконом моей квартиры, (может быть также установлена зигзагом или как перевернутая V, L и т. д.), а также при помощи автоматического тюнера я получаю идеальное согласование по всему спектру от 1.6 до 50 МГц с хорошими результатами (особенно на диапазонах 80 и 160 метров) – не хуже, чем с полноразмерным диполем на 80 метров».

Комментарий Vpayaem.ru: Размер излучающей части описанной антенны отличается от классической Long wire, в которой длина провода кратна полуволне принимаемых частот. Из этого следует, что её импеданс существенно меньше, чем у полуволнового излучателя. А это, в свою очередь, делает весьма желательным наличие какого-либо радиотехнического заземления, либо противовеса, длина которого подбирается по максимуму излучаемой мощности. На самом деле, несмотря на отсутствие заземления на Рис.1, на схеме балуна это соединение явно предполагается.

Поскольку балун намотан на сердечнике с низкой магнитной проницаемостью, на нижних диапазонах наблюдается снижение эффективности и увеличение потерь, которые на 1,6 МГц могут доходить до -5,5 дБ. Поэтому данный балун предпочтителен для работы в диапазоне 7,0. 30 МГц, но вполне может пригодиться и на 3,5 МГц, если под рукой ничего лучшего не оказалось.

По большому счёту, при наличии антенного тюнера, балун вообще не является таким уж обязательным элементом и от него можно с лёгкостью отказаться, что подтверждает видео работы антенны луч длиной 16.2 метра, приведённое на VK-странице Клуба радиолюбителей и путешественников «РадиоВолна» [https://vk.com/radio_wave_club].

Выбираем антенный балун (Balun)

В антенной технике широко применяют элементы, которые в радиолюбительской среде принято называть «балун» (BALUN — от английского «balanced-to-unbalanced transformer»). Они позволяют запитывать антенны с балансным (симметричным) входом коаксиальной линией. Известны два типа таких элементов, которые часто называют «BALUN по напряжению» (voltage BALUN) и «токовый BALUN» (current BALUN).

Распространено мнение, что использование балунов позволяет исключить токи по внешней оплётке коаксиального кабеля. Появление этих токов порождает так называемый «антенно-фидерный эффект». В статье BALUN по напряжению против токового BALUN — победитель только один» (Ian White. Voltage baluns versus current baluns — there’s only one winner. — RadCom, 2009, December, p. 41, 42) есть интересный сравнительный анализ этих двух типов элементов.

Дипольная антенна с симметричным входом и симметричным питанием

Читайте также:

Как из магнитолы сделать усилитель

Иными словами, требования симметрии распространяются не только на саму антенну, но и окружающие её предметы. Более реальную ситуацию иллюстрирует рис. 2, где поле идеальной антенны искажено влиянием строений, мачт и иных металлических предметов, а также несимметричным расположением фидерной линии. Заметим, что наклонное полотно антенны (sloper) также искажает идеальную картину распределения поля, поскольку разные его участки находятся на разном удалении от земли.

Асимметрия поля приводит к появлению напряжений и токов в проводниках, окружающих антенну. Она приводит к искажению её диаграммы направленности, что радиолюбитель вряд ли заметит, но результирующая асимметрия в точке питания антенны обуславливает появление в фидерной линии синфазных ВЧ токов. А это порождает множество проблем, которые радиолюбитель уже заметит. Таких, например, как искажение сигнала из-за подвозбуждения передатчика, помехи бытовой радиоэлектронной аппаратуры при передаче и высокий уровень импульсных помех при приёме. В большей или меньшей степени эти проблемы имеют решение. И это решение лежит в подавлении синфазных ВЧ токов в фидерной линии.

Если такие токи присутствуют, фидерная линия начинает излучать при передаче (т.е. становится частью антенны). Так, эти токи проникают в помещение радиостанции, наводятся на всех металлических проводниках, начиная от сетевой проводки, телефонных линий и тому подобное. Более того, все домашние проводки сегодня в значительной степени «заражены» импульсными помехами и соответствующие им токи «в обратном направлении» проникают уже на вход приёмника Синфазные токи в фидерной линии в основном возникают в точке, где фидерная линия соединяется с антенной. И в значительной степени их может устранить «токовый BALUN«.

Точка питания антенны коаксиальной фидерной линией

На рис. 3 показан узел в точке питания антенны по коаксиальной фидерной линии. Высокочастотные токи в самой линии хорошо экранируются из-за скин-эффекта — проблемы возникают на её конце. Токи I1 (по центральному проводнику) и I2 (по внутренней поверхности оплётки) — обычные токи в коаксиальной линии. Они равны по величине и противоположны по направлению, т. е. I1=-I2. Токи 14 и 15 — токи соответственно в левой и правой половинах диполя, причём I4=I1, поскольку это токи в одном проводнике. Точка X — точка соединения внутренней и внешней сторон оплётки коаксиального кабеля с правой половиной диполя. В этой точке I5=I2-I3, где I3 — ток по внешней стороне оплётки коаксиального кабеля. Из этого следует, что токи 14 и 15 не равны и различаются как раз на величину тока 13. Другими словами, если по какой-то причине токи в половинах диполя не равны (это может быть по разным причинам), ток, составляющий их разницу, потечёт по внешней стороне оплётки, т. е. проблемы всегда начинаются в том месте, где фидер подключается к антенне.

В идеальном случае симметрии ток I3 отсутствует, но только в этом случае При малейших следах асимметрии появляется синфазный ток по оплетке кабеля. Более того, подробный анализ показывает, что он практически всегда возникает, даже если и используется «BALUN по напряжению«.

Вариантов исполнения BALUN такого типа существует несколько. Один из них с коэффициентом трансформации по сопротивлению 1:1 приведен на рис. 4.

Читайте также:

Гитара плохо звучит что делать

Балун с коэффициентом трансформации по сопротивлению 1:1

Передача высокочастотной энергии через устройство со связью через магнитный поток накладывает свои ограничения (в частности, на выбор материала для магнитопровода). Более того, подобные устройства не любят несогласованных нагрузок. Но главное, что они могут вовсе не улучшить ситуацию с синфазными токами на оплётке кабеля. Эту задачу лучше решает «токовый BALUN». Он к тому же может улучшить и симметрию в точке питания антенны.

Один из вариантов такого BALUN показан на рис. 5.

Балун представляет собой обмотку на тороидальном магнитопроводе из феррита, выполненную из коаксиального кабеля фидера. Такая обмотка не влияет на токи, протекающие внутри коаксиального кабеля, но она эффективно отсекает токи по внешней стороне его оплётки. Это, по существу, дроссель, поэтому в отечественных источниках его часто так и называют. Этот дроссель не может, конечно, устранить все проблемы, связанные с антенным эффектом фидера, но заметно уменьшает вероятность их появления.

Дипольная антенна с симметричным входом и симметричным питанием

Точка питания антенны коаксиальной фидерной линией

Балун с коэффициентом трансформации по сопротивлению 1:1

Один из вариантов такого BALUN показан на рис. 5.

Строим дипольную антенну для КВ диапазонов

Достаточно легко сконструировать и установить дипольную антенну для КВ диапазонов на 160, 80, 40, 20, 15, 10 метров и т.д., используя несколько простых компонентов с минимальными затратами и получая отличные результаты.

Дипольные антенны:

Диполи являются одними из самых простых антенн, которые можно построить или сконструировать и установить для любительских диапазонов радиосвязи на КВ, и, кроме того, они могут быть очень эффективными. Диполи широко используются на диапазонах, таких как 80 метров, 40 метров, 20 метров, 15 метров и 10 метров, где они могут обеспечить превосходный уровень производительности.

Дипольная антенна может быть очень эффективной антенной, обеспечивающей хороший уровень производительности, особенно если она установлена как можно выше, вдали от препятствий и т.д.

Построение диполя КВ диапазона не обязательно должно быть дорогостоящим. Часто необходимые предметы можно извлечь из предыдущих антенн или купить за относительно небольшие деньги. Проволока, кабель, изоляторы и крепления — это всё, что требуется.

Сборка антенны и её монтаж могут дать отличное представление об антеннах и о том, как они работают, и таким образом производительность станции может быть повышена ещё больше.

Базовая дипольная антенна КВ

Самый простой способ установки дипольной антенны — это горизонтальная антенна, хотя это ни в коем случае не единственный способ. Также диполь чаще всего встречается в виде диполя с половинной длиной волны, хотя это не единственная длина, которая может быть использована.

Питание диполя в точке с высоким током, как в случае центрального питания полуволнового диполя, означает, что он подается при максимальном токе пинты на антенну. Это обеспечивает низкое сопротивление питания, и оно хорошо сочетается с фидером 50 Ом. Также возможна более длинная длина — антенны с длиной, кратной половине длины волны, также обеспечивают низкий импеданс. Это означает, что 40-метровый диполь может также использоваться в качестве диполя с тремя половинными длинами волн на 15 метров.

Сам по себе базовый полуволновой диполь довольно прост, состоит из излучающего элемента длиной в половину длины волны и питается в центре.

Базовая полуволновая дипольная антенна

На приведенной выше схеме показан базовый формат антенны, но в действительности антенну необходимо установить между двумя опорами.

На приведенной выше схеме показана типичная установка дипольной антенны ham диапазона. Часто опоры могут быть подходящей точкой в доме и другой опорой в саду. В доме можно прикрепить диполь к дымоходу или другой высокой точке. Тогда другой опорой может быть столб или даже дерево. Может быть даже другое подходящее здание.

Антенну можно установить во многих местах, используя имеющиеся или устанавливаемые опоры. Немного размышлений и изобретательности обеспечат ряд различных вариантов.

При использовании дерева в качестве опоры следует помнить, что дерево будет двигаться на ветру. Если провод антенны станет слишком тугим, когда ветер качает дерево взад и вперёд, это может привести к обрыву провода. Это необходимо учитывать, и есть несколько способов преодолеть это.

Длина диполя

Обычно диполи с коаксиальным питанием имеют длину в половину длины волны, как описано выше, для обеспечения требуемого импеданса питания.

Для того, чтобы диполь был длиной в половину длины волны, он должен быть определенной длины. Это не совсем то же самое, что для электрической половины длины волны в свободном пространстве, поскольку такие факторы, как конечный эффект — эффект, вызванный тем, что провод не длится вечно, толщина провода и множество других факторов влияют на длину антенны.

Приблизительную длину антенны можно рассчитать, используя приведенную ниже формулу:

Коэффициент «А» в значительной степени зависит от соотношения длины / диаметра, и для высокочастотных антенн он часто составляет от 0,95 до 0,98.

Ниже приведена таблица длин для диапазонов любительской радиосвязи на КВ:

Учитывая тот факт, что существует множество вариантов расчёта длины антенны, в том числе из-за близости к другим объектам, местных условий и т.д., всегда лучше обрезать антенну немного длиннее, чем ожидалось, а затем обрезать её, чтобы обеспечить оптимальную производительность.

Также может случиться так, что диполь необходимо оптимизировать для работы на определённом участке диапазона. Длина будет немного отличаться для достижения наилучших характеристик в верхней части диапазона по сравнению с нижней частью диапазона. Часто это зависит от того, предусмотрена ли работа на азбуке Морзе или SSB.

К счастью, благодаря дополнительному антенному тюнеру в radio shack можно уменьшить КСВ, воспринимаемый передатчиком, до 1:1 в любом месте диапазона. Если не использовался антенный тюнер, уровень КСВ может повыситься до уровня, при котором защита выхода трансивера может начать снижать уровень мощности на одном или другом конце диапазона.

Список покупок

Для изготовления диполя HF для любительских диапазонов требуется несколько деталей. Обычно их довольно легко получить, обычно за относительно низкую стоимость.

При покупке чего-либо для антенны разумно помнить, что суровые погодные условия быстро скажутся на любых компонентах, поэтому всегда полезно использовать высококачественные и защищенные от атмосферных воздействий, где это возможно. Сильный дождь, ветер, ультрафиолетовый солнечный свет и т. Д. — Все это означает, что компоненты должны быть достаточно качественными, чтобы прослужить очень долго.

Антенный провод: Очевидно, что одним из ключевых требований к антенне является сам провод. Хотя можно использовать обычный медный провод с изоляцией, медь очень легко растягивается, и со временем будет обнаружено, что антенна удлиняется в результате напряжения на ней.

Часто используется медный провод с жесткой проволокой, который растягивается намного меньше. Медь менее гибкая, но это не проблема для установки антенны, поскольку провод не должен сильно изгибаться.

Изоляторы: Рекомендуется размещать изоляторы на обоих концах антенны. Поскольку концы антенны являются точками, в которых имеется максимальное напряжение, достигаемые потенциалы могут быть очень большими, особенно если используются передатчики высокой мощности. Провод можно надежно прикрепить к изоляторам, а изоляторы, в свою очередь, можно прикрепить к нейлоновой веревке.

Целесообразно установить шкив на конце антенны. Таким образом, антенну можно опускать и поднимать, если необходимо внести изменения или если требуется техническое обслуживание.

Если в качестве удаленной точки привязки используется дерево, требуются некоторые средства снятия напряжения для учета любого перемещения, если дерево используется в качестве одной из точек привязки. Этого можно достичь с помощью шкива, а затем прикрепить груз к нижней части. Вес создает нагрузку на провод антенны, чтобы удерживать его на месте, но вес может перемещаться вверх и вниз, чтобы приспособиться к движению дерева.

Центр диполя и балун: К центру диполя необходимо подключить коаксиальный или разомкнутый фидер. Хотя может возникнуть соблазн просто подключить фидер и позволить ему принять нагрузку, это не особенно удобно при длительном падении фидера – следует использовать дипольный центр. Это позволит снять напряжение, вызванное натяжением провода, что позволит избежать повреждения фидера в течение определенного периода времени. Часто для этой цели можно использовать обычный антенный изолятор.

Центральная часть диполя, обеспечивающая снятие напряжения

Строго говоря, следует использовать балун, но его часто опускают

Следует отметить, что коаксиальный кабель закольцован для предотвращения попадания воды. Конец коаксиального кабеля также должен быть хорошо уплотнен герметиком, чтобы предотвратить попадание воды.

Часто балун размещается в точке питания диполя — они также часто используются в качестве центров диполей и способны обеспечить снятие напряжения и средство соединения двух излучающих ветвей антенны с коаксиальным фидером.

Balun — это трансформатор, используемый для подключения сбалансированной системы к несбалансированной или наоборот — слово balun происходит от balanced до un balanced.

Типичный балун антенны КВ

Это требуется, поскольку диполь является сбалансированной антенной, т. е. Ни одно соединение не заземлено, а коаксиальный фидер несбалансирован, так как внешняя оплетка фидера соединена с землей. Хотя антенна будет работать без балуна, его использование предотвратит излучение или улавливание сигнала оплеткой на фидере. Это может помочь предотвратить помехи, создаваемые находящимися поблизости телевизорами или другим радиооборудованием. Использование балуна также гарантирует сохранение нормальной диаграммы направленности в виде восьмерки, и это является преимуществом там, где важна направленность.

Балуны можно изготовить или купить. В случае питания диполя с 50-омным коаксиальным кабелем они обычно представляют собой трансформатор 1:1, т.е. с одинаковым числом витков на первичной и вторичной обмотках.

Фидер: фидер для антенны также важен. Коаксиальный кабель является очевидным выбором, поскольку он прост в использовании и очень устойчив к присутствию поблизости, а это очень важно при прокладке кабеля в доме. Обычно используемое полное сопротивление составляет 50 Ом — это стандарт, используемый для большинства радиолюбительского оборудования.

Также возможно использование открытого устройства подачи проволоки, и если оно используется, то нет необходимости использовать балун.

Конструкция дипольной антенны КВ практические аспекты

При построении дипольной антенны HF для любительской радиосвязи или для любого другого применения следует соблюдать несколько мер предосторожности.

Обычно очень легко установить простой диполь, но соблюдение некоторых мер предосторожности может помочь переделать некоторые вещи или улучшить их позже.

Активная длина антенны не включает в себя провод, скрученный петлей для крепления: При механическом креплении провода антенны к изолятору или другой конечной точке лучшим способом часто является пропуск провода через изолятор и обмотка, а затем припаивание провода вокруг себя.

Не забывайте при обрезке провода для диполя оставлять дополнительные места для крепления к изоляторам и центральной части диполя

При измерении электрической или активной длины антенны отрезок, который закольцован, не включается в электрическую длину, и поэтому провод должен быть обрезан длиннее, чтобы соответствовать этому размеру. Это в дополнение к дополнительным, необходимым для того, чтобы антенну можно было обрезать до нужной длины.

Как можно выше: Как и в случае с любой антенной, антенну HF ham диапазона лучше всего устанавливать так, чтобы она была как можно выше. Это поможет обеспечить наилучшую производительность. Удивительно улучшение, которое дает поднятие антенны — поскольку она начинает очищать окружающие объекты, которые запрашивают сигнал, она будет принимать и излучать намного лучше.

Держитесь подальше от других объектов: дипольную антенну HF ham диапазона следует держать как можно дальше от объектов, которые могут маскировать принимаемые и передаваемые сигналы. В домашних условиях это не всегда возможно, но небольшое планирование и продуманность могут сделать любую установку наилучшей.

Уплотнение коаксиального кабеля: Если используется коаксиальный кабель, важно, чтобы верхний конец был герметичным. В противном случае влага может попасть в кабель, и потери значительно возрастут. Коаксиальный кабель стоит недешево, и даже попадание небольшого количества воды может ухудшить его характеристики. Даже когда кабель высохнет, тот факт, что в него попала вода, вызовет окисление экрана оплетки и т. Д., И Это значительно увеличит потери.

Дипольная антенна является отличным вариантом для многих любительских радиоприемников, особенно в диапазонах КВ, таких как 80 метров, 40 метров, 20 метров, 15 метров и 10 метров. Если установить ее как можно выше и на открытом пространстве, то она может обеспечить отличную производительность при удивительно низких затратах.

Краткое руководство по балунам

Если не будут приняты меры предосторожности для минимизации, то все антенны с коаксиальным питанием будут иметь значительный ток, протекающий по внешней стороне коаксиального экрана во время передачи. Если антенна представляет собой горизонтальный диполь с коаксиальным кабелем, висящим прямо вниз, то коаксиальный кабель действует как вертикальная антенна.

ЭФФЕКТ КОЖИ (Skin effect)

Скин-эффект — это тенденция переменного электрического тока (AC) к распределению внутри проводника, так что плотность тока является наибольшей около поверхности проводника и экспоненциально уменьшается с увеличением глубины проводника. Электрический ток протекает в основном по «коже» проводника между внешней поверхностью и уровнем, называемым глубиной скин-слоя.

Высокочастотные токи переменного тока в проводнике протекают только в той части проводника, которая находится очень близко к поверхности. Очень близко — 0,1 мм («глубина кожи») или меньше. В то время как провод имеет только одну поверхность, экран на коаксиальном кабеле, представляющий собой цилиндр, имеет две поверхности — внутреннюю и внешнюю. Следовательно, у вас может быть высокочастотный переменный ток, протекающий по внутренней поверхности, и совершенно другой ток, протекающий по внешней поверхности, при этом ни один из них не влияет друг на друга. Их как будто разделяет изолятор. Странно, но факт.

БАЛУНЫ

Если не будут приняты меры предосторожности для его минимизации, все антенны с коаксиальным питанием будут иметь значительный ток, протекающий по внешней стороне коаксиального экрана во время передачи.

Если антенна представляет собой горизонтальный диполь с коаксиальным кабелем, висящим прямо вниз, то коаксиальный кабель действует как вертикальная антенна. Это потому, что этот ток, протекающий по внешней стороне экрана, будет излучать энергию точно так же, как это делала бы вертикальная антенна.

Для обычной радиолюбительской работы это может быть полезно, поскольку излучение будет происходить в более широком диапазоне углов возвышения, что, в свою очередь, позволяет устанавливать контакты на большем диапазоне расстояний. Однако для системы антенн связи, спроектированной с определенной диаграммой направленности, это нежелательное излучение от коаксиального кабеля изменяет диаграмму направленности и снижает эффективность системы.

При приёме коаксиальный кабель по-прежнему действует как вертикальная антенна и передает всё, что он улавливает, в фактическую антенну, а оттуда в приёмник.

ПЕРЕДАЧА

Для NVIS (антенны зенитного излучения) желаемые углы возвышения излучения (диапазон углов по отношению к горизонту, над которым антенна излучает большую часть передаваемой энергии) составляют от 60 до 90 градусов, при этом 90 градусов — прямо вверх. Горизонтальный диполь длиной волны 1/4 или менее над землёй обеспечит это.

Если на эту антенну подаётся коаксиальный сигнал и не принимаются меры предосторожности для минимизации тока, протекающего по внешней стороне экрана, экран будет действовать как вертикальная антенна с диапазоном углов возвышения излучения примерно от 5 до 40 градусов. Мощность, излучаемая под такими низкими углами, может составлять 50% от мощности, излучаемой при желаемых углах возвышения. Это означает, что для передачи под желаемыми высокими углами требуется меньшая мощность. Кроме того, эта мощность, излучаемая под малыми углами, может создавать помехи для других станций, находящихся на расстоянии тысяч километров.

ПОЛУЧЕНИЕ

Кроме того, большая часть шума на низких частотах вызвана молнией в тропиках. Если ваша антенна реагирует только на высокоугловые сигналы (NVI), она не будет реагировать на эти вызванные молнией статические сбои, потому что они поступают под низкими углами. Следовательно, вы их не услышите. Однако, если коаксиальный экран действует как антенна, вы их услышите, и они могут сделать невозможным копирование сигналов, которые вы хотите услышать.

Поскольку коаксиальный кабель входит прямо в вашу станцию, он работает рядом со всеми видами оборудования, генерирующего шум, такими как компьютерные мониторы, плазменные телевизоры, блоки питания с переключением режимов и т.д. Поскольку коаксиальный кабель действует как антенна, он будет улавливать всевозможный мусор, который диполь не услышит, потому что он намного дальше от этих источников шума.

БАЛУНЫ НА ПОМОЩЬ

Ну, не просто какой-то старый балун. «Балун» — это сокращение фразы от «сбалансированный до несбалансированный». Говорят, что идеальный горизонтальный диполь «сбалансирован» по отношению к земле. Это означает следующее:

Напряжение между землёй и точкой, где один провод линии питания подключен к антенне, в точности равно (но противоположной полярности) напряжению между землёй и точкой, где другой провод линии питания подключен к антенне.
Ток, протекающий по одному проводу линии питания в антенну, в точности равен току, протекающему по другому проводу линии питания от антенны.

Это идеал, который никогда не достигается на практике. Такие вещи, как то, что один конец антенны находится ниже другого, ближе к дереву или зданию и т.д., приведут к тому, что токи в двух ветвях будут разными. Следовательно, ни одна антенна не является по-настоящему сбалансированной. Однако некоторые приближаются к этому.

Линии подачи, такие как старая ТВ-линия, линия окна и линия лестницы («открытый провод»), считаются сбалансированными, поскольку они симметричны относительно земли (при условии, что одна сторона линии подачи не ближе другой к земле, металлическим предметам и т.д.).

Выходы наших передатчиков «несбалансированы» по отношению к земле. Это связано с тем, что внешняя оболочка выходного коаксиального разъема подключается непосредственно к земле через металлический корпус радиоприемника. Аналогично, коаксиальный кабель, который мы подключаем к передатчику, не сбалансирован, поскольку экран подключен непосредственно к земле через коаксиальный разъём на радио.

Итак, теперь у нас есть сбалансированная антенна, к которой мы хотим подключить несбалансированный коаксиальный кабель. Физически это легко сделать, мы просто соединяем их. Но, как только мы это делаем, мы нарушаем баланс антенны, и мы получаем ток, протекающий по внешней стороне коаксиального экрана со всеми вытекающими плохими последствиями.

Итак, что нам нужно, так это коробка между антенной и коаксиальным кабелем, чтобы осуществить переход между сбалансированной антенной и несбалансированной линией подачи коаксиального кабеля, и, да, эти коробки существуют, и они называются балунами.

Существует два типа балунов:

Балуны напряжения

Они заставляют напряжение между землёй и точкой, где один провод линии питания подключен к антенне, быть точно равным (но противоположной полярности) напряжению между землей и точкой, где другой провод линии питания подключен к антенне. Идея здесь в том, что, если напряжения равны, токи тоже будут равны.

Однако, поскольку большинство предположительно сбалансированных антенн, по крайней мере, несколько несбалансированы, токи в двух ветвях не будут одинаковыми. Это приводит к тому, что ток, равный разнице между ними, протекает по внешней стороне коаксиального экрана, т.е. коаксиальный экран теперь действует как антенна. Как раз то, чего мы НЕ ХОТИМ.

Токовые балуны (также известные как «токовые дроссели») Они заставляют токи в двух ветвях (половинах) диполя быть равными. Так как теперь нет разницы в этих значениях тока, ток не протекает по внешней стороне коаксиального экрана. Это именно то, что нам нужно, поэтому вот те, которые нужно использовать.

Краткие сведения

Для каждой антенной системы с коаксиальным питанием, разработанной с учетом определенных характеристик, необходим балун тока, расположенный на переходе между сбалансированным и несбалансированным. Они часто встроены в антенны VHF и UHF (юбки, рукава и т.д.), Но, как правило, являются отдельными элементами в высокочастотных системах.

Без текущего балуна антенна прочно связана с внешней стороной коаксиального экрана.

Это означает, что энергия, передаваемая антенной, будет поступать в коаксиальный экран, который будет переизлучать ее и, таким образом, влиять на диаграмму направленности антенной системы.
Это также означает, что сигналы, принимаемые коаксиальным экраном, выполняющим роль антенны, будут подключены к антенне и переданы на приёмник.

Важно отметить, что, как и любой другой проводник, коаксиальный экран будет улавливать сигналы и переизлучать их. Токовый балун просто гарантирует, что эти переизлученные сигналы не попадают в антенну и, следовательно, не достигают приёмника.

ПРИЛОЖЕНИЕ ДЕТАЛИ ЭФФЕКТА КОЖИ

Если вы пропускаете постоянный ток по проводу, ток равномерно течёт по проводу, т.е. величина тока, протекающего по центру провода, такая же, как и величина тока, протекающего вблизи внешних краёв провода.

Это не относится к переменным токам. Для тока с частотой 1 МГц в медном проводе ток будет сосредоточен в области глубиной менее 0,1 мм от периметра провода. Эти 0,1 мм называются «глубиной кожи». Глубина кожи становится меньше, чем выше частота. Не имеет значения, имеет ли диаметр провода 1 см или даже 1 метр, только через эту «оболочку» толщиной 0,1 мм проходит значительный ток.

Не будем вдаваться в математические выкладки. Как упоминалось ранее, экран коаксиального кабеля — это не провод с одной поверхностью, а цилиндр с двумя поверхностями, внутренней и внешней. Это означает, что при условии, что его толщина превышает несколько слоёв кожи на интересующей частоте, вы можете иметь ток, протекающий внутри экрана, и совершенно другой ток, протекающий снаружи! Это потому, что ни один ток не проникает достаточно глубоко в материал экрана, чтобы повлиять на другой ток. И это так же, как если бы существовал изолятор, разделяющий их.

Из всего этого следует сделать вывод, что, каким бы нелогичным это ни было, в коаксиальном экране могут протекать два различных переменных тока, один на внутренней поверхности экрана, а другой на внешней.