Балун (симметрирующий трансформатор)

Обсуждение аппаратуры для радиосвязи.
R0AEK
Сообщения: 2883
Зарегистрирован: 13 мар 2013, 21:09
позывной: RØAEK
Имя: Саша
Откуда: Железногорск

Re: Балун (симметрирующий трансформатор)

Сообщение R0AEK » 10 дек 2015, 20:47

ru0ab писал(а):Подробнее - что значит антенна не настроена ?
Если антенна не строит в нужном диапазоне - ни какой балун подогнавший КСВ близким к 1 в линии передачи, не научит данную антенну эффективно работать на нужном диапазоне...

Вывод: - балун согласовывает но не настраивает.... как то так!
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2197
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Балун (симметрирующий трансформатор)

Сообщение ru0aog » 10 дек 2015, 23:48

R0AEK
Вывод: - балун согласовывает но не настраивает.... как то так!

Поясню.
Чтобы энергия попала из передатчика в антенну, требуется согласование сопротивлений (импедансов).
Балун это обеспечивает.
Как этой энергией распорядится антенна (излучит в пространство или превратит в тепло) - вопрос не к балуну.

P.S.
Блин, парни, вы мне голову сделали беременной...
Не успокоюсь, пока не проведу парочку лабораторных работ по балунам *WRITE*
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2197
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Балун (симметрирующий трансформатор)

Сообщение ru0aog » 11 дек 2015, 00:51

Сорри за качество фоток. Дело было глубокой ночью...

Итак, первое фото - калибровка на 75 Омах (у меня старые телевизионные кабели на 75 Ом):
75 Ом_фото.jpg
Схема включения:
01.JPG
01.JPG (7.79 КБ) 3899 просмотров
График на диапазоне 1,5-15 МГц:
75 Ом.jpg
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 :D
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:
Балун 1-1 фото.jpg
Схема включения:
02.JPG
График:
Балун 1-1.jpg
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 феррит играет, снимаю вторичку совсем:
Без нагрузки фото.jpg
Схема включения:
03.JPG
03.JPG (10.62 КБ) 3891 просмотр
График:
Без нагрузки.jpg
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.
Последний раз редактировалось ru0aog 11 дек 2015, 10:27, всего редактировалось 12 раз.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2197
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Балун (симметрирующий трансформатор)

Сообщение ru0aog » 11 дек 2015, 01:14

Подключаем 300 Ом (75х4):
75x4 фото.jpg
Схема включения:
04.JPG
04.JPG (14.61 КБ) 3890 просмотров
График:
75x4.jpg
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)
Балун 1-4 фото.jpg
Схема включения:
05.JPG
График:
Балун 1-4.jpg
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:
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2197
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Балун (симметрирующий трансформатор)

Сообщение ru0aog » 11 дек 2015, 09:49

Теперь к вопросу о сердечнике и числе витков.
Эти вещи взаимосвязаны. Можно взять сердечник с малой проницаемостью и намотать побольше витков, либо же взять сердечник с высокой проницаемостью и намотать поменьше витков.
Так уж сложилось, что радиолюбителям стали доступны анти-шумовые ферритовые защёлки/трубки на кабелях вычислительной техники.
Там хороший феррит с высокой проницаемостью, который неплохо подходит для наших целей.
К тому же большое количество витков означает большую межвитковую ёмкость, которая ухудшает передачу энергии на высоких частотах.

Итак, чтобы сделать сердечник типа "бинокль" берём две ферритовые трубки...
Стоп, где их взять?
Они бывают в старых CRT-мониторах с большой диагональю (надеты на провода).
Или в старых неисправных SVGA- или USB-кабелях - там, где есть шишка на кабеле, и стоят эти кольца.

Берём соединительный кабель, например вот такой (он был неисправен - обломлена одна жилка):
Фото_01.JPG
В каждой "шишке" вот такие ферритовые трубки:
Фото_02.JPG
Наружная изоляция довольно легко режется ножом, потом перерезается кабель и трубка снимается.

Вот процесс вскрытия кабеля:
Фото_03.JPG
Фото_04.JPG
Фото_05.JPG
Фото_06.JPG
Размер именно этих трубок 17,2 х 8,1 х 28,5 мм.
Но они бывают очень разные:
Фото_07.jpg
У этих размеры: (диаметр наружный x диаметр внутренний x высота)
18,2 х 9,5 х 28,6 мм,
15,9 х 8,1 х 16,9 мм,
13,9 х 7,1 х 15,1 мм,
14,0 х 7,1 х 14,9 мм.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2197
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Балун (симметрирующий трансформатор)

Сообщение ru0aog » 11 дек 2015, 09:54

Какую же мощность могут пропустить такие трубки?
Зависит от их размера. Чем больше объёма материала, тем выше проходная мощность.
Трубки, на которых я собрал балун (на фото выше), должны держать порядка 100 Ватт, т.к. в выходном каскаде усила стоят такие же.

KL-203:
KL-203_min.jpg
KL-300:
KL-300_min.JPG
По числу витков.
На таких трубках у KL-300 обмотка 50 Ом получается из 4 витков (у KL-203 - 3 витка), но там первички по полвитка.
В разных источниках рекомендуют 2 витка на 50-омный вход. Так что в этом диапазоне и следует оперировать:
- первичная обмотка 50 Ом - 2 витка,
- число витков во вторичной обмотке - по расчёту, из соотношения Z1/Z2 = (N1/N2)^2.

Как пользоваться расчётной формулой Z1/Z2 = (N1/N2)^2?
Пример (испытанный выше балун):
- первичная обмотка 75 Ом - 2 витка,
- нужно получить выходное сопротивление 300 Ом,
- определить число витков вторички.
Преобразовываем:
Z1/Z2 = (N1/N2)^2
N2 = N1 / корень(Z1/Z2)

Подставляем данные в формулу:
N2 = N1 / корень(Z1/Z2)
N2 = 2 / корень(75/300) = 4.

Проверяем:
75/300 = (2/4)^2, верно.
Ответ: 4 витка.

P.S.
Виток в "бинокле" считается целым, если провод прошёл по одному разу в обе "дырки".
Если провод прошёл только через одну дырку бинокля, то это полвитка.
Последний раз редактировалось ru0aog 11 дек 2015, 10:34, всего редактировалось 1 раз.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
Седой
Сообщения: 1049
Зарегистрирован: 20 авг 2013, 08:14
позывной: RØAEI
CиБи позывной: Седой
Имя: Max
Откуда: Красноярск

Re: Балун (симметрирующий трансформатор)

Сообщение Седой » 11 дек 2015, 10:26

Круто! ru0aog спасибо. Теперь многое стало очень даже понятно :good:
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2197
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Балун (симметрирующий трансформатор)

Сообщение ru0aog » 11 дек 2015, 10:36

Всегда пожалуйста!
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0ab
Сообщения: 9805
Зарегистрирован: 15 ноя 2012, 17:21
позывной: RU0AB
CиБи позывной: Первый Граф Авенирыч
Имя: АвенирычЪ

Re: Балун (симметрирующий трансформатор)

Сообщение ru0ab » 11 дек 2015, 10:49

Добрый день.

Класно !!! ПРОСТО зашибись. Талант - сложное делать простым... Спасибо !
Это дело стоит бутылочки хорошего коньяка. С меня !
ПОД ЕЛОЧКУ !!!
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2197
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: Балун (симметрирующий трансформатор)

Сообщение ru0aog » 11 дек 2015, 11:31

По проводам, клею и температуре.
На фото выше я трубочки примотал изолентой. Это не совсем правильно.
Дело в том, что при прокачке через феррит большой мощности (для этих трубок - 100 Вт) в материале сердечника будут потери. Значит феррит нагреется -> изолента потечёт -> трубки развалятся -> параметры транса изменятся.
Чтобы этого не случилось, в готовых конструкциях трубки обычно склеивают. Термостойким неэлектропроводным клеем типа БФ-2.
Клеить алюмонаполненными холодными сварками не рекомендую. В крайнем случае можно прихватить секундным клеем типа "момент" и потом стянуть витками обмоток.

Далее, если мы планируем использовать транс с перегрузкой, хорошо было бы применить термостойкую изоляцию обмоточных проводов.
Но нагрев для феррита - дело очень нехорошее!
Есть такое понятие как точка Кюри. Это такая температура, выше которой феррит скачком теряет все свои свойства.
Для разных марок феррита, это температура от 70 до 200 градусов С (в основной массе - 110 С).
Поэтому перегретый феррит - только в мусорку.

Трубочки транса можно склеить и из ферритовых колец, проницаемостью не ниже 600.
Для наших целей, чем выше проницаемость феррита - тем лучше. Если проницаемость материала на нижней границе, то это в некоторой мере можно компенсировать, увеличив его объём.
Но точно известно, что на проницаемости ниже 400 ничего не работает.
"Ферритовые трубки от мониторов" (и из кабелей) имеют мю порядка 2000...7000.

По заполнению окна.
В теории чем больше меди занимает площадь "дырок" бинокля, тем выше КПД.
Но на практике, и особенно на НЧ-диапазонах, достаточно просто намотать как сделал это я.
Обычным МГШВ.
Желательно, чтобы витки не перехлёстывались, и провода в обмотке были расположены симметрично.
По собственно симметрированию поговорим в другой раз.

А пока можно почитать интересную статью из журнала Радио 3/2007:
Балун.rar
(117.26 КБ) 474 скачивания
Кстати, оттуда же можно взять данные о числе витков:
Табл.GIF
Табл.GIF (10.33 КБ) 3828 просмотров
Свое изделие изъяна не имеет.
Ответить