Baluny a ununy pro KV antény

Baluny a ununy jsou nepostradatelnými články antén. Jedná se o širokopásmové impedanční transformátorky, kterými přizpůsobujeme impedanci antény k impedanci výstupu PA, případně přizpůsobujeme symetricky napájenou anténu nesymetrickému výstupu PA. Od toho se odvíjí samostatný název transformátoru. Pro přizpůsobení symetrické antény nesymetrickému napájení používáme balun (BALanced-UNbalanced), pro přizpůsobení nesymetrických antén nesymetrickému napájení používáme unun (UNbalanced-UNbalanced).

Mnohdy můžeme slyšet od různých starých HAMů, že používat na dipol balun je nesmysl, že je to jen žrout výkonu, ale to rozhodně není pravda, zvláště při správné konstrukci. Pokud budeme například napájet půlvlnný dipol s napájením uprostřed bez balunu, tedy v místě, kde má anténa na svorkách 75 Ohmů, nebudou sice větší problémy s SWR, protože výpočtem zjistíme, že SWR bude cca 1.5, ale budou v každém případě problémy s TVI, protože dojde k vyzařování stínění koaxiálního napaječe antény. Už proto musíme použít balun s převodem 1:1. Jsou ale i jinak konstruované dipolové antény, které nemají z různých důvodů napájení uprostřed, ale jinde, v místě, kde je impedance jiná, jako například antény Windom, které se napájí v místě s impedancí 300 ohmů. Musíme ji tedy přizpůsobit balunem 6:1. Konečně konkrétním použitím balunů, či jiného přizpůsobení se budu zabývat u jednotlivých antén, takže prozatím se dáme do teorie a konstrukce balunů, což je předmětem tohoto článku.

Na internetu najdeme množství článků, jak zkonstruovat balun. Bohužel mnohé jsou dost zavádějící, a nevedou ke konstrukci kvalitního balunu. Často se doporučuje jako jádro použití toroidu buď "ze šuplíku", nebo například ze starých PC zdrojů. To je ovšem nesmysl, pramenící z neznalosti teorie použití těchto jader. V počítačových zdrojích se zpravidla používají čínská nekvalitní jádra lisovaná malým tlakem, a navíc ani u těchto, ani u šuplíkových zásob neznáme parametry těchto jader, ani zda jde o ferity, či železoprach, tudíž z nich ani není možno sestrojit transformátor s optimálními parametry, protože bez znalosti konkrétní hmoty nelze nic vypočítat. Navíc v PC zdroji težko narazíme na jádro, které bude mít vhodné vlastnosti pro provoz na 1,8-30 MHz. Často doporučované pokusničení sice vede k funkčním vzorkům, ale s mizernou účinností a nejistou životností. Ve výsledku se pak může stát, že se 100W PA docílíme nakonec výsledků jako při QRP, i když si chrochtáme nad ideálním SWR. Proč tomu tak je ?

U toroidních jader se setkáme se dvěma použitými materiály, a to s feritovými jádra a s železoprachovými jádry. Předem musím upozornit na to, že feritová jádra jsou naprosto NEVHODNÁ pro konstrukci balunu na vyšší výkony. Zásadne použijeme jádra železoprachová ! Proč?
Ferit je keramický materiál vysoké tvrdosti, a s vysokým měrným odporem. Jeho permeabilita je o 1-2 řády vyšší, než u železoprachových jader. U feritu dochází díky tomu k velmi vysokým ztrátám vířivými proudy, a následně silnému zahřívání, až k popraskání jádra. Při zahřátí jádra na určitou teplotu dochází k tomu, že původně feromagnetický materiál přejde do paramagnetického stavu (Curieho jev), při kterém jádro ztratí indukčnost a z balunu se stane silně nelineární obvod. Jde o takovou teplotu, kdy počáteční permeabilita jádra poklesne na polovinu. Proto budeme ke konstrukci balunů a ununů používat pro vyšší výkony ZÁSADNĚ ŽELEZOPRACHOVÁ JÁDRA. Jako optimální jádra, terá lze u nás bez problémů sehnat jsou jádra AMIDON (materiál 2), například T184-2, T200-2, T225-2 (červená+černá, 2-30MHz) a pod. (GES Elektronic) Vinutí na jádrech je vždy několik. Tato vinutí však VŽDY vineme naráz tolika dráty, kolik je vinutí, ne postupně po jednom, a na vinutí použijeme dráty o průměru 1.5-1.6mm.

Konstrukce balunů

Balun 1:1- 1,8-30 MHz

Balun 1:1 je navinut na toroidním železoprachovém jádru Amidon trifilárně, tedy třemi izolovanými dráty, nebo CuL 1,6mm současně. Konec prvního vinutí je spojen se začátkem druhého, konec druhéhé se začátkem třetího. Konektor nesymetrického výstupu je napojen živým kolíkem na začátek prvního vinutí, kostrou na konec druhého/začátek třetího vinutí. Symetrický výstup na anténu je vyveden z konce prvního/začátku druhého vinutí, a z konce třetího vinutí. Zatížitelnost je 1kW.

Balun 1:1 používáme jako symetrizační člen na symetrické drátové dipóly, k zamezení vyzařování stíněním napaječe.

Balun 4:1- 1,8-30 MHz

Balun 4:1 je navinut na toroidním železoprachovém jádru Amidon bifilárně, dvěma izolovanými elektroinstalačními dráty, nebo CuL 1,6mm. Konec prvního vinutí je spojen se začátkem druhého vinutí, a odtud je vyveden vodič na zem, a kostru PL konektoru. Živý pin konektoru je připojen na konec druhého vinutí. Symetrický výstup na anténu je vyveden ze začátku prvního vinutí a z konce druhého vinutí. Zatížitelnost je 1 kW.

Balun 4:1 je převážně používán k připojení symetrického napaječe k nesymetrickému výstupu stanice, a transformaci impedance. Často jej najdeme v dražších manuálních anténních tunerech.

Balun 6:1- 1,8-30 MHz

Balun 6:1 je navinut na toroidním železoprachovém jádru Amidon bifilárně, dvěma izolovanými elektroinstalačními dráty o průřezu 1,5mm², nebo CuL 1,5mm. Konec jednoho vinutí je spojen s začáítkem vinutí druhého, a od tohoto spoje je vyveden vodič na zem a kostru PL konektoru. Na živý pin konektoru je vyveden vodič z prvního vinutí, 2 závity od začátku. Symetrický výstup na anténu je vyveden ze začátku prvního vinutí a konce vinutí druhého. Viz schema zapojení. Zatížitelnost je 1 kW.

Balun 6:1 použijeme například pro antény Windom, které se napájí v místě s impedancí cca 300Ω

Balun 9:1- 1,8-30 MHz

Balun 9:1 je navinut na toroidním železoprachovém jádru Amidon trifilárně, třemi izolovanými elektroinstalačními dráty o průřezu 1,5mm², nebo CuL 1,5mm. Konec prvního vinutí je spojen se začátkem druhého, a konec druhého se začátkem třetího. PL konektor je připojen kostrou na začátek prvního vinutí, a živým pinem na konec prvního/začátek druhéhé vinutí. Symetrický výstup je vyveden ze začátku prvního vinutí (kostry) a konce třetího vinutí.Viz schema zapojení. Zatížitelnost je 1 kW.
Pokud použijeme tento balun pro Long Wire, bude připojen ke spodnímu vývodu třetího vinutí. Při tom je nutné kvalitní uzemnění, a to jak elektrické, tak i VF.

Počty závitů na jádrech Amidon, materiál 2:

Jádro	Al/100z (uH)	Pořet závitů/vinutí
T 130-2	110	18
T 157-2	140	16
T 184-2	240	10
T 200-2	120	17
T 200A-2	218	11
T 225-2	120	17
T 225A-2	215	11
T 400-2	180	14

Baluny na feritu ?

Na obrázku můžete vidět, jak dopadají baluny navinuté na feritových materiálech při větších výkonech, kdy dojde k vyhřátí díky vířivým proudům, způsobeným vysokou permeabilitou. Toroid na obrázku je FT-240-61, který takto dopadl po 30s vysílání výkonem 800W....

Baluny z nacvakávacích feritů ?

Pokud chcete se 100W PA vysílat QRP, tak ano, jinak ne. Nacvakávací ferity jsou primárně určeny pro nacvaknutí na kabel, ve kterém chceme zabránit šíření buď impulzů, či různých rušení, nebo šíření VF proudů v napájecím koaxiálním kabelu. Nacvakávací ferity jsou vlastně takové zjednodušeně řečeno VF brzdy. Proto jsou z materiálů, které mají velmi vysokou permeabilitu. Ta způsobuje v tomto materiálu silné vířivé proudy, které blokují průchodu těchto nežádoucích střídavých proudů průchozím vodičem. V našem případě je to vodič, kterým chceme napájet anténu. Pořád ještě si myslíte, že nacvakávací ferity jsou vhodné pro baluny???

---