В статье детально разбирается конструкция и принцип работы балуна 4:1 из двух ферритовых сердечников FT240-31 и 12 бифилярных витков. Особое внимание уделяется устранению распространённых мифов о применении таких балунов с антеннами типа G5RV и другими соединениями лестничной линии с коаксиальным кабелем.
Автор также акцентирует внимание на необходимости корректных измерений и ограничениях, связанных с использованием внутренних балунов в ручных антенных тюнерах.
В тексте подробно описаны рекомендации по установке и использованию балуна, включая советы по выбору подходящих материалов для различных уровней мощности и частотных диапазонов.
Многие утверждают, что для антенны G5RV или в месте соединения лестничной линии с коаксиальным кабелем необходимо использовать балун с коэффициентом 4:1.
Эта тема часто обсуждается среди радиолюбителей, и часто можно услышать мнение, что для согласования импедансов 300 или 450 Ом с 50-омным коаксиальным кабелем достаточно просто уменьшить сопротивление. Однако это заблуждение, поскольку такой подход не учитывает реальную длину лестничной линии и другие параметры, влияющие на работу антенны.
Для точного понимания характеристик антенны, будь то дублет или G5RV, на определённой частоте, необходимо провести измерения длины лестничной линии и используемых проводов.
Если у вас имеется антенное согласующее устройство (ATU) с ручным управлением, то, возможно, оно уже оснащено встроенным балуном 4:1. В таком случае использование внешнего балуна может быть излишним.
Однако стоит помнить, что в некоторых ситуациях применение такой схемы может быть не оптимальным решением:
- Производительность: Количество витков и тип используемого сердечника будут определять, насколько хорошо работает балун. Неправильный сердечник и / или недостаточное количество витков могут ухудшить ситуацию.
- Рейтинг: Тип сердечников, используемых в ATU малой / средней мощности, обычно имеет диаметр 1,4 дюйма и, по скромным подсчётам, рассчитан примерно на 150 Вт – при условии идеального соответствия. Поскольку наш тюнер предназначен для работы с неидеальными настройками, управление мощностью может значительно снизиться!
- Подходящий инструмент для работы: Распределители тока 4:1, особенно те, что находятся внутри ATU, и те, что установлены в точке питания OCFD / Windom *, относятся к типу напряжения, которые не выполняют никаких функций подавления – плохая новость, если между ними и трансивером имеется значительная длина коаксиального кабеля.
- Проникновение в шэк: Возможно, вам не удастся провести сбалансированный питатель в шэк, поэтому придётся полагаться на коаксиал небольшой длины, проходящий через стену.
* Windom: Если вы создаёте OCFD, для которого требуется излучение части коаксиального кабеля перед установкой дополнительного дросселя / изолятора на кабель, этот тип распределителя 4:1 НЕ подходит для использования в точке подачи. Вам нужен балун напряжения.
Балуны относительно простые в изготовлении, но их установка может быть затруднена из-за навыков, необходимых для работы с коаксиальным кабелем при намотке его вокруг сердечника. Обмотка состоит из 12 витков на двух ферритовых сердечниках FT240-31 (или 8 витков на двух FT240-43).
Для того чтобы концы кабеля располагались напротив друг друга, предусмотрена точка пересечения. При этом производительность балуна практически не меняется, и можно найти множество примеров таких конструкций. Это всего лишь способ расположить концы провода по вашему усмотрению, что особенно полезно при укладке в коробку, где длина кабеля может иметь значение.
Сами по себе эти сердечники могли бы выполнять функцию обычного распределителя тока 1:1 (хотя лучше использовать их с RG58, RG316 или RG142), но их соединение и подключение особым образом.
Обратите внимание на способ подключения: при последовательном соединении антенны сопротивление уменьшается с 200 Ом до 50 Ом, а радио/тюнер подключается параллельно. Антенна подсоединена к одному красному и одному чёрному проводам, средние провода остаются без изменений. Если бы антенна поднималась в воздух как часть диполя с питанием, смещённым от центра, то короткая ветвь диполя была бы соединена с чёрным проводом справа. Радио/тюнер подключён к паре красных и чёрных проводов в нижней части.
Внимательные читатели заметят сходство с балуном, используемым в G3TXQ CobWeb. Однако в данном случае подключение противоположно: клеммы антенны подключаются к параллельной паре проводов, а точка питания — к последовательной паре. Это превращает устройство в распределитель тока 1:4, что в четыре раза увеличивает конечный результат. В случае с паутиной это будет 12,5 * 4 = 50. Здесь нет сложных вычислений, только базовые математические операции и здравый смысл.
Вы можете столкнуться с примерами, где распределитель тока 4:1 выполнен на одном ферритовом сердечнике, но это неправильно. Для эффективной работы балуна его необходимо намотать на два отдельных тороида. Ещё одно преимущество — возможность использования более толстой проволоки для увеличения мощности. В данном случае используется двойной автомобильный кабель на 15A и для динамиков. Вы можете расположить ферриты друг на друга, чтобы они поместились в корпус при завершении проекта.
QRP и альтернативы
Если вам нужно больше, чем QRP, можно использовать облегчённую версию с двумя тороидами FT140-43. Это подходит для мощности до 100 Вт. Подойдут ферритовые сердечники типов 31 или 43, причём 31 лучше для нижних КВ-диапазонов. Если вы планируете создать что-то масштабное для 160-метрового или 80-метрового диапазона, рассмотрите пару 75-миксовых сердечников. Результат может отличаться, как говорится!
Находки
Как и ожидалось, схема 4:1 хорошо работает на определённых КВ-диапазонах, но есть проблемы с получением хорошего согласования на 12 и 10 метрах. На производительность балуна 1:1 по сравнению с 4:1 влияют несколько факторов: размер дуплета (у автора чуть меньше 18 метров на ножку), длина подачи (около 7 метров), используемая группа и так далее. В статье у G3TXQ (SK) есть подробная информация об этом и несколько графиков.
Суть в том, что если у вас фидер на 300 или 450 Ом, это не обязательно требует балун 4:1 — в большинстве случаев 1:1 будет более подходящим.
Для установки дуплета подойдёт простой балун или дроссель 1:1 на стыке лестницы и коаксиального кабеля. Для более низких частот (<10 МГц) можно добавить дополнительные провода к антенне, натянув их на пластиковые распределители.
Ниже приведена схема 80-метрового дублета, который автор использовал на своём прежнем QTH. В саду площадью 12 метров удалось протянуть чуть менее 18 метров проволоки с каждой стороны устройства подачи, используя несколько прозрачных пластиковых распределителей. Проволока просто «змеится» по ним: выходит из центра, снова внутрь, а затем к дальнему концу. Это хороший способ поднять в воздух малошумную и сбалансированную антенну, даже если сад не очень большой.
Основной принцип — проведение экспериментов. Необходимо тестировать различные подходы до достижения удовлетворительного результата.
M0PZT