バランかバランでないか？スキーム、説明

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バランかバランではないのか？無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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このデバイスの目的は、編組の外面に沿った RF 電流の流れを防止して、アンテナ給電効果を弱めることです [2]。このデバイスはそのシンプルさと製造の容易さに感銘を受けますが、要件を十分に満たしているでしょうか?

それらを見てみましょう。バランは、DC 接触を遮断することなく、編組上の HF 電流に対して可能な限り高い抵抗を持たなければなりません。チョークになる。チョークとして使用されるインダクタは、よく知られたルールに従って作成されます。最小の自己容量で最大の誘導抵抗を得るには、分割巻線および/または特定の段差のある円筒形巻線を使用する必要があります。

多くの場合、広帯域チョークはこれを行います。最初 (「ホット」出力) から大きなステップで巻かれ、次に小さいステップで巻かれ、次に回転して、最後のセクションが「ユニバーサル」方法を使用して巻かれる場合があります。

インダクタ自身の静電容量C0とその巻線Lのインダクタンスは並列発振回路(図1)を形成し、その共振周波数f0が高くなるほど静電容量は小さくなります。 f0を超える周波数では、インダクタの静電容量は周波数の増加とともに急速に低下します。つまり、その機能を実行しなくなります。

BALUNまたはBALUNではありませんか？

グラフ上の実線 (図 1) は、無限の品質係数を持つ理想的なコイルのインダクタリアクタンスの周波数依存性を示しています。コイルの損失により品質係数が低下し、曲線の分岐が無限大にならず (グラフの破線)、有効成分 R が全抵抗に現れます。これは共振周波数で最大となり、pQ に等しくなります。、ここで、p = (L/C0)1/2 - 特性抵抗。ここから、インダクタのインピーダンスを増やすには、あらゆる方法でインダクタンスを増やし、それ自体の静電容量を減らす必要があることがわかります。

しかし、ヴァルンに戻りましょう。

コイル状のケーブルには、顕著な固有静電容量 (最大数十 pF/m!) が必要です。これは、ケーブルベイがチョークになるのではなく、特定の共振周波数を持つ発振回路になることを意味します。 (インダクタンスを増やすために) ベイ内でより多くのターンを巻きたいという自然な欲求は、逆の結果を招く可能性があります。共振周波数は動作周波数よりも低くなり、バランは静電容量のように動作し、数が増加すると、バランは静電容量のように動作します。ターン数が経過すると、静電容量は低下します。

この仮定をテストするために、標準信号発生器 (SSG) とオシロスコープで構成される簡単な測定セットアップを組み立てました (図 2)。バランは木製の作業テーブル上に直接配置され、ケーブル編組の 1 つの端子 (コアは使用されませんでした) によって GSS ハウジングに接続され、VD10 検出ダイオードと低周波オシロスコープの入力ケーブルは、バランに接続されました。他の端末。 GSS からの AM 信号は、長さ約 XNUMX cm の絶縁導体で形成された非常に小さな結合容量を介してバランに供給されるため、ケーブルコイル自体の容量 (ダイオード容量 - ピコファラッドの数分の XNUMX) には事実上何も追加されませんでした。）。

BALUNまたはBALUNではありませんか？

共振は、オシロスコープ入力における変調信号の定数成分と振幅の両方の急激な増加によって直ちに検出されました。回路（ケーブルベイ）のQファクターは、30（「シルポ・トレボフスキー」テレビケーブル）から60（硬質ポリエチレンの外側絶縁体を備えたケーブル）まで、まったく小さくないことが判明しました。共振周波数 f0 は、予想どおり、巻数 N とコイルの直径 D に依存します。広く使用されているケーブル PK-75-4-11 (絶縁体上の外径 7,3 mm、編組上の) に関するいくつかの測定データ5mm、コア0,72、XNUMXmm）を表にしています。

BALUNまたはBALUNではありませんか？

もちろん、共振周波数はコイルの密度、周囲の物体の近接性、その他の要因に依存するため、これらのデータは参考値です。表に従って、共振周波数の巻数依存性をグラフ化しました（図3）。バランがまだスロットルである最大回転数を教えてくれます。

BALUNまたはBALUNではありませんか？

比較のために、実験の 20 つでは、コイル (D = 11 cm、N = 7) の代わりに、長さ 10 m の同じケーブルを直径 20 cm のプラスチックチューブに巻き付け、その結果、次の内容を含む円筒形のコイルができました。巻き長さ 15 cm で 4 回巻き、共振周波数は 7 ～ 30 MHz、品質係数は 65 から XNUMX に増加しました。従来のコイル設計の利点は明らかです。

じゃあ何をすればいいの？最も簡単な方法は、シングルバンドアンテナ用のケーブルのコイルからバランを作成することです。バランは、直径と巻き数を選択して、動作周波数で共振するように調整する必要があります。そうすれば、その総抵抗は可能な限り最大になり、したがって編組上の電流を弱める効果は最大になります。

広帯域バランの場合、動作範囲の上端近くになるように共振周波数を選択する必要があります。共振周波数より低い周波数では、バランの誘導性リアクタンスは、インダクタンス L: Xl = 27πfL を知ることによって、または [3] で与えられる並列共振回路のインピーダンスのより正確な式を使用することによって見つけることができます。周波数が低下すると、バランは、その誘導性リアクタンスがケーブルの特性インピーダンスと同じオーダーの大きさになる周波数で動作を停止します。これは、自由空間の編組の直径と等しい直径を持つワイヤと見なされます。 (400...600 オーム)。

結論として、[3] からいくつかの有用なテクニックと公式を紹介します。これらは、そのようなデバイスを実験または計算する人にとって役立ちます。コイル内のケーブル長は、式 πDN を使用して簡単に決定できます。インダクタンスは次のように計算できます: L = 2πN2D[lп(8D/d) -2]。コイル D とケーブル d の外被の直径はセンチメートル単位で表され、インダクタンスはナノヘンリー単位で求められます。品質係数は、最大値から 2 のレベルでの共振曲線の幅 0,7Δf によって測定されます: Q = f0/2Δf。バランの固有静電容量 C0 は計算が困難ですが、実験的に見つけることができます。既知の静電容量 C1 の追加のコンデンサを端子に接続すると、共振周波数は減少し、f1 に等しくなります。すると、C0 = C1/[(f0/f1)2-1 ]となります。

この技術と公式を使用すると、たとえば、コイル D = 10 cm、N = 4 のインダクタンスは 3,2 μH、それ自体の静電容量は 10 pF であることがわかり、これにより共振周波数は 28 MHz になります。これは一致します。測定したものと。

文学

フィーダーからのバラン。 -ラジオ、2001年、第10号、p。 65。
Grechikhin A.、Proskuryakov D. アンテナフィーダー効果。 - ラジオ、2000 年、第 12 号、p. 56 -58; 2001 年、第 1 号、p. 64 - 66; No.3、p. 67.
Ginkin G. G. Handbook of radio engineering.-M., L.: GEI, 1948.

著者: V.ポリャコフ

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