BalUn – woodoo nebo jen trocha fyziky ?


V poslední době se na trhu objevila řada různých typů anténních systémů, u nichž výrobce uvádí používání tzv. balunu ke transformaci impedance na hodnotu impedance koaxiálního kabelu. Přestože je tato záležitost známa, množí se užívání tohoto výrazu ve zcela nesprávném vztahu k anténám, napájecím vedením atd. a proto bude dobré objasnit, co je vlastně nutné si pod pojmem “balun” představit.

Balun je člen, jehož hlavním úkolem je převod signálu z podoby nesouměrné na souměrnou (t.j. například ze souosého kabelu ke středově napájenému zářiči) nebo naopak. Tolik slova odborné literatury.

Kromě této činnosti může pracovat i jako transformátor impedance. Tento může být konstruován v podobě lineární, což představuje úsek vedení, nebo vinuté t.j. vinutí na feromagnetickém jádru případně v provedení bez jádra. Pro některé aplikace jako např. cellulární systémy, jak tedy již každého napadlo, se význam balunu vzhledem k typům antén trochu vytrácí. Je-li s ním však přesto počítáno i zde, bude jeho provedení nutně širokopásmové, pro poměry krajních kmitočtů až 1:100. Meze použitelného pásma jsou potom dány nárůstem jalové složky přenosu a útlumu.

Ztráty v balunu jsou značně závislé na jeho provedení. Správně navržený balun na feritovém jádře může mít ztráty pouhých několik procent výkonu, a to díky tomu, že délka vinutí vedení bude nepatrná vzhledem k vlnové délce.

Jako každý transformační člen je možno balun zapojit kamkoliv, kde je to vhodné z hlediska činnosti, konstrukce či klimatické ochrany. Je-li však anténa napájena souměrným vedením (např. dvojvodičem 300ohmů) a vysílač bude mít nesouměrný výstup, musíme zařadit balun mezi vysílač a napáječ. Je důležité, aby na připojeném vedení nedocházelo k vysokému SWR. (viz. dále) Přívody resp. vedení od vlastní antény k balunu ( na kmitočtech VHF / UHF resp. cellulárních terminálů nepůjde o zanedbatelné zlomky vlnových délek), se řídí fyzikálními zákony dění na vedení. Pokud na vedení nejsou stojaté vlny, dochází k přenosu zakončujícího vstupního odporu antény beze změny. Nedochází tedy ani ke změnám rezonančního kmitočtu antény a nelze ani považovat takové vedení za součást antény. (balun 1:1) Je-li anténa rozladěna t.j. nachází se mimo rezonanci, nebo existuje odchylka v ohmické složce vstupního odporu, dochází ke vzniku stojatého vlnění.(SWR) V tento moment se vedení jeví jako laděný transformační prvek, který může (ale nemusí) jalovou složku vstupní impedance antény přenést jako její větší nebo menší část, příp. může vytvořit svoji vlastní. Vzhledem k tomu, že tato jalová složka je nevítaný projev špatných poměrů mezi anténou a zdrojem energie, je nutné tomuto pokud možno předcházet, především proto, že každé vedení (i naše s balunem), na kterém se vyskytuje SWR obecně ovlivňuje rezonanční kmitočet celé soustavy antény s napaječem ! Každý balun tedy nemusí (a mnohdy ani nemůže) být umístěn bezprostředně u vlastního anténního zářiče. Širokopásmový balun lze kostruovat, jak již bylo řečeno, buďto s použitím magnetika, nebo bez něj. Vhodná magnetika jsou však pro tyto pracovní kmitočty spíše výjimkou. Před použitím magnetik v balunech je proto nutno varovat. Nesprávně konstruovaný či použitý balun může být zdrojem potíží, nepřizpůsobení a rušení TV. ( a to již při 2W výkonu !) Magnetikum nám vždy omezuje výkon, který lze do antény přivést. Příliš velkým výkonem lze magnetikum přesytit, což má za následek produkování nežádoucích harmonických parazitních kmitočtů, přehřívání jádra a jeho možné zničení. Je to způsobeno tzv. Curieovou teplotou, jejíž překročení má za následek nevratný přechod různých objemových částí jádra do paramagnetického stavu. Z důvodů nízké Curieho teploty, resp. její nízké přípustné úrovně, nelze feritové materiály v mnohých aplikacích vůbec použít.

Práškové materiály mají až 10x vyšší přípustnou hodnotu sycení (výr. Indiana General, Amidon, Feroxcube, CalMex, USA) a jsou tak lepším východiskem z potíží.

Pridaj komentár