Продолжая тему самодельных простых антенн, приведу здесь некоторые свои теоретические и практические изыскания.
Если обратиться к
первому посту темы, то первым делом бросается в глаза фраза
Решил я с этой темой разобраться.
Итак, что же это за зверь такой - БАЛУН, а главное - нахрена он нужен?
Официальные источники информации дают такое объяснение:
Балун (от англ. balun — balanced-unbalanced) — жаргонное название симметрирующего трансформатора, преобразующего электрический сигнал из симметричного (balanced) в несимметричный (unbalanced) и наоборот.
Для начала немного теории.
Что такое симметричный сигнал и чем он отличается от несимметричного?
Обычный несимметричный сигнал передаётся по одному проводу относительно некоего "нуля", "земли", "общего", "корпуса" (называй как хочешь).
Симметричный сигнал разделён надвое и одна половинка действует относительно другой.
Это немного сложно представить, но попробуем.
Зачем нам нужно преобразовывать несимметричный сигнал в симметричный?
В антенной теории я не силён, но попробую объяснить как понимаю сам.
Допустим, у нас есть диполь. Это симметричная система.
Если мы подключим к нему несимметричный выход радиостанции, то получим не диполь, а только один луч:
Система под именем "диполь" теперь не работает.
В диполе один луч должен работать относительно другого (симметрично), а у нас один луч заземлён, а другой работатет относительно земли...
Чтобы не допустить такой ситуации, нужно поставить симметрирующий трансформатор, который бы сформировал два противофазных сигнала - для двух лучей диполя:
Заметьте - при симметрировании в каждом луче диполя относительно земли есть сигнал!
Собственно, даже среднюю точку можно не заземлять.
Вот согласующий трансформатор от радиостанции Р-140М:
Но балун может выполнять не только симметрирующую функцию.
Ведь это трансформатор! Следовательно, можно трансформировать сопротивление, т.е. согласовать его.
Итак, балун преобразовывает несимметричный выход радиостанции в симметричный и попутно (при необходимости) трансформирует сопротивление.
Чтобы было понятнее, проведу пару лабораторных работ по балунам.
В качестве измерителя выступает антенный анализатор АА-330М.
В качестве нагрузки - резисторы по 75 Ом (так как кабели тоже 75-омные).
Итак, первое фото - калибровка на 75 Омах (у меня старые телевизионные кабели на 75 Ом):
Схема включения:
График на диапазоне 1,5-15 МГц:
Согласование почти идеальное:
- красная линия (КСВ) на всём диапазоне = 1 (левая шкала).
- зелёная линия (активное R) = 75 Ом (правая шкала).
- синяя линия (реактивность X) = 0.
Я взял диапазон 1,5-15 МГц потому что он достаточно широк, чтобы показать широкополосность трансформатора.
Но в то же время, на частотах выше 15 МГц у меня графики получаются не такие "чистые", т.к. транс сделан на скорую руку и из того, что было на столе. При более тщательном изготовлении можно было бы добиться малой неравномерности и там, но делать это только для демонстрационных целей не вижу смысла.
Теперь берём две трубки от кабелей монитора. Я взял отбракованные неодинаковые, к которым не нашлось пары. Это даст погрешность, но непринципиальную.
Скрепляем изолентой, чтоб не развалились
И наматываем две обмотки - первичку и вторичку. По два витка в каждой, т.е. трансформатор 1:1.
Для компенсации индуктивности первички, вешаю на неё конденсатор 82 пФ.
Нагрузка та же - 75 Ом:
Схема включения:
График:
Тут мы видим, что в целом согласование есть:
- красная линия (КСВ) на всём диапазоне = 1...1,5 (левая шкала).
- зелёная линия (активное R) = 65...75 Ом (правая шкала).
- синяя линия (реактивность X) присутствует немного (20...30 Ом) на частотах ниже 3 МГц. Не знаю, что это такое. То ли погрешность прибора, то ли косяк трансформатора.
Но тем не менее, всё работает и согласовывается.
Чтобы никто не подумал, что это так легко само всё получается, отключаю нагрузку совсем (убираю резистор 75 Ом):
Согласования вообще нет:
- красная линия (КСВ) зашкаливает - от 8 до более 10 (левая шкала).
- зелёная линия (активное R) = от 10 до более 500 Ом (правая шкала).
- синяя линия (реактивность X) = от 50 до более 500 Ом.
Это был балун 1:1 (число витков в обмотках одинаковое). То есть, напряжение, ток и сопротивление трансформируются без изменений.
Если же нам нужно согласовать какое-то другое сопротивление, отличное от исходного, то нужно изменить соотношение витков.
Как же его изменить?
Не буду приводить математические выкладки, главное, что конечный результат таков: N=корень(R2/R1).
Т.е. если R1 = 75 Ом, а R2 = 300 Ом, то соотношение витков должно быть N=корень(300/75) = 2.
Если у нас первичка - 2 витка, то вторичка должна быть = первичка*N = 2*2 = 4 витка.
Теперь сделаем балун 4:1, т.е. 300/75, как в примере выше.
Подключаем 300 Ом (75х4):
Схема включения:
График:
Рассогласование чётко в 4 раза:
- красная линия (КСВ) на всём диапазоне = 4...4,2 (левая шкала).
R и X как-то непонятно пляшут. Видимо рассогласование слишком велико, чтобы АА-330М корректно измерил эти величины.
Теперь через балун.
Первичка остаётся та же - 2 витка + 82 пФ.
Вторичка - 4 витка, чтобы получился балун 1:4
Нагрузка 300 Ом (75х4)
Схема включения:
График:
Теперь согласование есть:
- красная линия (КСВ) на всём диапазоне = 1...1,5 (левая шкала).
- зелёная линия (активное R) = 60...65 Ом (правая шкала).
- синяя линия (реактивность X) присутствует немного в начале и в конце диапазона.
Согласующая роль балуна очевидна :good:
