За да се намалят разликите в тока течащ през двата проводника на линията се използуват БАЛУНИ. Те са особен вид трансформатори навити с двупроводна линия. Теорията на балуните при натоварване с импеданса за който са изчислени е доста добре развита и няма да се спирам на нея. Това, което ме интересува е работата на системата балун, антенен тунер и фидерна линия и то при съгласуване с импеданси далеч от изчислителния импеданс на балуна. Балуните са два вида: токови и напрежителни. За нашата цел токовите балуни дават по-добри резултати и ще ги опиша по-подробно, защото те не са много популярни. На фиг.1 е показана основната блок-схема на свързване на балуни към антена тунер и симетричен фидер.

Местата за поставяне са две – на входа и на изхода на тунера. Входният балун обикновено се навива с коаксиален кабел, а изходния балун – с симетричен. За да е ефективно симетрирането импедансът на балуна трябва да е поне няколко пъти по-голям от общия импеданса (т.нар common mode)на системата фидер-антена. Този импеданс няма нищо общо с диференциалния импеданс на фидера и антената с който обикновено радиолюбителят борави. Образно казано това е импедансът измерен между фидера (двата края са дадени накъсо) и земята. Този импеданс се измерва трудно, зависи от случайни околни фактори и трудно се подава на моделиране със съществуващите антенни програми. Затова препоръчвам експериментално решаване на проблема. За тази цел трябва да се използуват ампермер и волтмер описани в "Антенни измервания" (на друго място в моята WEB страница).

Индуктивност от 10 uH до 100 uH в зависимост от работната честота.

Пример 1.1 Балун навит на две слепени феритни пръчки с мю около 600, с двупроводен 240 ома фидер, 16 навивки, 13 uH. Такъв балун използувам за симетриране на двуелементна делта от 14 до 28 Мхц..Изпробван е на мощност до 400 вт. Фиг.2.

Фиг.2 Фиг. 3

Пример 1.2: Балун навит на 4 тороида мю 100, 33х20х7мм от същата симетрична линия или усукана двойка тефлонов кабел. Индуктивност около 25 uH . Такива балуни използувам за симетриране на 2-елементни слопери за 7 МХц. Виж Фиг..3. Изпробван е на мощност до 400 вт. На същата фигура се виждат всички балуни, които излизат от автоматичния антена тунер - в момента използувам и настройвам 4 антени: асиметричен дипол с дължина 80 м (за 160 и 80 м), два двуелементни слопера в различни посоки за 40 м и 2-елементен делта от 20 до 10 м.

Индуктивност на едната намотка е от 10 uH до 100 uH в зависимост от работната честота. Електрическата схема на такъв балун е показана на фиг. 4. Такъв балун се навива на две отделни сърцевини. При правилно навиване и свързване на краищата, индуктивостите измерени в нискоомния и високоомния край имат съотношение 4:1.

  Фиг. 4

Пример 2.2. На Фиг.6 е показан токов балун 4:1 навит на две отделни сърцевини. Феритни пръстени 16х8х6 по 10 броя мю 600 по 3 навивки от усукана двойка тефлонов кабел, 100 uH. Това може да не е най-добрата конструкция (маже би има по-голяма разсеяна индуктивност), но такива ферити имах под ръка и балунът ми свърши работа. На Фиг.7 е показан балун навит на тороиди.

Фиг.6 и Фиг.7

Ако направеното до тук не помогне трябва да се сложи още един токов балун 1:1 на входа на тунера.

Индуктивност на едната намотка от 10 uH до 100 uH . Навива се от 50 ома коаксиален кабел на тороидална феритна сърцевина. Този допълнителен балун увеличава още импеданса за токовете на асиметрия и се използува при по-упорити случаи, когато горните две метода не са достатъчни. Един недостатък е, че тунерът вече „плува” по висока честота – шасито му има ВЧ потенциал. Ако тунерът е специално конструиран така, че да няма връзка с външното шаси, проблемът е решен - например някои фабрични автоматични тунери са в кутия от пластмаса. Изходния токов балун може да бъде 1:1 или 1:4 в зависимост от конкретния случай.

Пример 3.1 На Фиг.8 е показан токов балун направен от нанизани феритни пръстени върху 50 ома коаксиален кабел – т.нар W2DU балун. Използувани са 42 пръстена 10х6х4,5 с мю 1000 ( манганов ферит) За разлика от оригиналния балун който има само една навивка тук навивиките са 2. Допълнителната навивка увеличава 4 пъти индуктивността, като по този начин се намалява броят на необходимите пръстени, стига те да издържат мощността която им се подава. Индуктивността е 100 uH.

Популярният напрежителен балун 4:1 и свързан преди или след него токов балун позволява да се получи добра изолация и едновременно трансформация 4:1. Фиг.9 Напрежителният балун има сравнително по-лоши възможности да симетрира при случаите на случаен импеднс и затова трябва да се комбинира с токов балун. Не мога да отговоря на въпроса, кое е по-добро – тази комбинация или токов балун 4:1 описан по-горе. Също така е неясно дали токовият балун трябва да е след или преди напрежителния. Изпробвал съм и двата варианта и те работят приблизително еднакво, но е възможно при някакви импеданси една от схемите да има преимущества.

При размяна на краищата на фидерната линия, КСВ и токът на асиметрия на трябва да се променят съществено. Това е една много добра проба за оценка на симетрирането. При лошо симетриране обикновено КСВ се променя съществено!. Във всички случаи оставете свързването на краищата на фидера в положение на по-малък ток на асиметрия.

6. Настройка на дължината на фидерната линия.

Тъй като се работи в режим на стоящи вълни, във фидера има точки, в които напрежението е много високо. Ако на входа на фидера има максимум на напрежение (възел на ток), то много е вероятно токът на асиметрия да е доста голям. Фидерът трябва да се удължи или скъси поне с 0,2 ламбда (като се отчита коефициентът на скъсяване) за да се получат разумни импеданси за трансформация и по-слаб ток на асиметрия. Не може да се даде рецепта колко да е дълъг фидера, защото разпределението на напрежението по фидерната линия зависи от импеданса на антената, който обикновено не се знае точно. Съществуват превъзходни програми за изчисляване на дълги линии, които позволяват да се направят доста точни изчисления. http://fermi.la.asu.edu/w9cf/tran/index.html или http://www.qsl.net/ac6la/ или програмата tla.exe , която се дава заедно с ARRL Antenna Book.

Никеловите ферити са с мю от 10 до 1000. Имат високо обемно съпротивление – десетки мегаоми и са най добри за балуни. Оптимално мю е около 200- 500 за честоти до 30 МХц. Мангановите ферити са с мю над 1000, имат по-високи загуби на високи честоти и не са много пригодни, особено за балуни, които трансформират импеданса. Имат по-ниско обемно съпротивление. Обемното съпротивлението на феритите може да се измери с обикновен ом-метър – при манганов ферит съпротивлението от порядъка на 100 – 200 Кома. Мангановите ферити могат да се използуват за токов балун 1:1 тип W2DU. В този случай балунът ще има симетриращ ефект за сметка на увеличени загуби в ферита – т.е токът на асиметрия ще се разсейва във ферита и той ще се нагрява. Това в много случаи е приемливо. Ако този вид балун се направи с високочестотен ферит, токът на асиметрия ще се намали за сметка на увеличения реактивен импеданс - образно казано ще се върне обратно и ще се излъчи. Ще спомена следният факт - ако няма ток на асиметрия напрегнатостта на магнитното поле в сърцевината е нула. Балунът трябва да се оразмери съобразно токът на асиметрия, а не спрямо общата подавана мощност на фидера.

В режим на предаване, при максимална подадена мощност феритът не бива да се нагрява. В зависимост от обема, феритът достига да температурен баланс за няколо минути. Нагряването не бива да надвишава 40 - 50 градуса. Точката на Кюри при която феритът губи магнитните си свойства е около 180 градуса. Ака феритът прегрява, трябва да се използува сърцевина с по-голямо сечение и обем.

Работата със симетрични линии има много преимущества, но един съществен недостатък – трябва да се разбира добре какво се прави. Трябва да се използуват няколко елементарни уреда, с които да се направят прости измервания. За тези , които не желаят да се задълбочават бих препоръчал да си направят симетричен дипол с размери, които позволява терена, и да го захранят със симетрична линия. Да сложат токов балун 1:1 за обхватите, при, които диполът има дължина около половин ламбда и 4:1 токов балун за по-високите обхвати. Ако имате късмет може и само с един балун, без да превключвате, да работите на всички обхвати. Диполът G5RV - 2х15м е един добър компромис за обхвати от 3,5 до 28 МХц. Гарантирам ви, че ще имате много-диапазонна ефективна антена, която няма да работи по-зле от настроен дипол. На обхватите, където електрическата и дължина е по-голяма от половин дължина на вълната, тази антена ще има по-голямо усилване от полувълнов дипол и многолистова диаграма на излъчване. Ако има възможност да се поставят две такива идентични антени с фидери с еднаква дължина и посоки изместени на 90 градуса една спрямо друга ще може да се получи добро усилване във всички посоки, като антените се превключват без да се налага пренастройка на антенният тунер.