Балуни за антена

Много HF и VHF антени, по-специално телевизията, принадлежат към класа на балансираните антени. Когато такива антени се захранват през коаксиален фидер, тяхната работа до голяма степен зависи от изпълнението на преходни балуни. Въпреки това, често радиолюбителите, правейки антена, изобщо не правят такива устройства или ги проектират неправилно, въз основа на погрешни препоръки, които се срещат в някои популярни книги за антенните устройства.

Тази статия описва методите за балансиране на антени и свойствата на някои балуни, както и препоръки за тяхното изпълнение.

Директно свързване на коаксиален подавач към балансирана антена (например до дипол) нарушава симетрията на токовете в него и води до появата на ток на външната повърхност на захранващия екран, тоест причинява появата на ефект на антена-фидер. На фиг. 1а показва такава връзка на дипол с подаващо устройство. В този случай изходното напрежение на подаващото устройство се прилага не само към входните клеми 1-2 на симетричния вибратор, но и към един терминал 2 и екранировката 3 на подаващото устройство.

Фиг. 1

Напрежението между скобите на вибратора причинява симетрични токове в него, които са затворени от едната половина на вибратора към другата, както е показано на фиг. 1, но с плътни стрелки. Напрежението между дясната половина на вибратора и обвивката на кабела предизвиква допълнителен ток, обозначен с пунктираните стрелки. Появата на този ток води до излъчване (приемане) на електромагнитна енергия от подаващото устройство, което нарушава симетрията на токовете в антената и в резултат на това изкривява моделите на насочване.

На фиг. 1б показва еквивалентната схема на симетрична антена с директно свързан коаксиален захранващ механизъм, където антената е показана като съпротивление Rn на товара на изходните клеми на генератора или консуматора (предавател или приемник). Както може да се види от диаграмата, един от тези терминали ще бъде свързан не само към съпротивлението на натоварване Rн, но и към земята чрез кондензатора С, чиито плочи са антенен вибратор и екраниране на подаващото устройство. Това ще наруши симетрията на антената. Следователно, за да се свърже коаксиален захранващ блок със симетрична антена, се използват специални адаптерни устройства, наричани още балуни, поради което се постига електрическа симетрия на всяка половина на антената спрямо екранирането на подаващото устройство.

Преходно устройство от типа "заключваща чашка" показано на фиг. 2, а.

Фиг. 2

В това устройство входните клеми 1-2 на вибратора на антената са директно свързани към вътрешния и външния проводници на коаксиалния кабел, който е поставен вътре в металното стъкло С по оста си, така че стените на стъклото и екранирането B на кабела образуват коаксиална линия с характерен импеданс r (формулите за изчисляване на вълновите импеданси на коаксиалните и двужилните линии са дадени в списание "Радио" N 11 за 1962 г.). Входният импеданс на тази линия между точки 2 и 3 е:

При l = l/4 стойността на Z2.3 е голяма, токът от точка 2 до точка 3 няма да тече и токовете от двете страни на антената ще бъдат равни. Ако дължината l на стъклото B е различна от l/4, тогава Z2,3 няма да бъде голям и, както се вижда от еквивалентната схема на фиг. 2, b, симетрията ще бъде нарушена: в точка 2 част от тока ще се разклони към земята и напреженията между земята и точки 1-2 вече няма да бъдат равни и антифазни. Следователно, работната честотна лента на такъв балун е малка. Обикновено тя не надвишава 10% от стойността на основната честота, за която е проектирано устройството.

Фиг. 3

Широчината на честотната лента на балунната чаша може да бъде увеличена с въвеждане на втория сегмент на коаксиалната линия със същото съпротивление на вълната като стъклото (фиг. 3, а). Освен това, както може да се види от еквивалентната схема (фиг. 3, б), съпротивленията на точки 1 и 2 спрямо земята ще бъдат равни, независимо от тяхната стойност, т.е. Z1,2 = Z2,3. Това позволява антената да се захранва симетрично в широка честотна лента. Разликата между устройствата, показани на фиг. 3 и фиг. 4, е, че в последните два елемента (B и B ') са разположени един до друг, образувайки двупроводна линия, затворена в края.

Входният импеданс на този балун е

където r 'е характеристичният импеданс на двупроводна линия.

Балансиращо устройство Фиг. 4 опростен по дизайн, работи в широка честотна лента и най-често се използва в аматьорската практика. Един от проводниците на това балансиращо устройство е екранирането на коаксиалното подаващо устройство (елемент B); като второто (елемент B ') може да се вземе или парче кабел, от което е направено подаващото устройство, или тръба с еднакъв диаметър . Основното предимство на това устройство пред предишното (фиг. 3) е половината от дължината.

Фиг. 4

Схема на балун от типа "U-лакът" показано на фиг. 5, а. Тук централният проводник на основния коаксиален подавач е свързан към клема 1 на лявата половина на вибратора. От същата точка напрежението към клема 2 на дясната половина на вибратора се подава през парче кабел с дължина l/2, където l е дължината на вълната в кабела (като се вземе предвид скъсяването). Фазата на напрежението се измества с 180 ° по време на преминаването на участък от кабел с дължина l/2, поради което необходимото антифазно напрежение се подава към скобите на вибратора. Кабелните екрани са свързани помежду си.

P и c.5