Z 
W projektowaniu anten właściwa adaptacja jest jednym z podstawowych warunków udanej pracy. Wielu radioamatorów napotyka problem przejścia między anteną zbalansowaną a niezrównoważoną linią zasilającą. Tutaj z pomocą przychodzi balun – urządzenie zapewniające nie tylko dopasowanie impedancji, ale też prawidłowe, symetryczne zasilanie radiatora. Jednym z mniej znanych, ale bardzo skutecznych rozwiązań jest balun I0QM 1:1, który zyskał uznanie zwłaszcza wśród projektantów anten VHF i UHF.
Przeczytasz w artykule
Po co zawracać sobie głowę balunem?
W Internecie można znaleźć wiele projektów balunów – od prostych rozwiązań dławików po skomplikowane transformatory. Najczęściej stosowane są tzw. „baluny dławikowe”, które tłumią niepożądany prąd na płaszczu kabla koncentrycznego. Chociaż są proste we wdrożeniu, ich wydajność może nie zawsze być optymalna, szczególnie w przypadku precyzyjnie dostrojonych anten.
Balun I0QM stanowi alternatywę polegającą na precyzyjnej pracy z długością elektryczną linii koncentrycznej. Przeznaczony jest przede wszystkim do jednopasmowych anten Yagi o impedancji czysto rezystancyjnej, gdzie może osiągnąć bardzo dobre rezultaty.
Podstawowa zasada baluna I0QM
Ten typ baluna wykorzystuje kombinację dwóch odcinków kabla koncentrycznego:
- sekcja ćwierćfalowa (¼ λ)
- przekrój fali trzech czwartych (¾ λ)
Obie sekcje mają tę samą impedancję charakterystyczną (na przykład 50 omów przy użyciu zwykłego kabla koncentrycznego typu RG58 lub RG213). Różnica długości elektrycznej pomiędzy obydwoma sekcjami powoduje przesunięcie fazowe o 180 stopni, co jest niezbędne do prawidłowego symetrycznego zasilania dipola.
Należy zdać sobie sprawę, że ten balun nie pełni funkcji transformatora impedancji w prawdziwym tego słowa znaczeniu – jeśli impedancja wejściowa jest taka sama jak impedancja kabla, wynik znów będzie miał tę samą wartość. Dlatego określa się go mianem baluna 1:1.
Znaczenie długości elektrycznej
Przy projektowaniu baluna kluczowa jest długość elektryczna linii koncentrycznej. Zależy to od tzw. współczynnika prędkości, który wskazuje, jak szybko sygnał rozchodzi się w danym kablu w porównaniu z prędkością światła.
Typowe wartości to na przykład:
- około 0,66 dla RG213
- około 0,659 dla RG58
W praktyce okazuje się jednak, że deklarowane przez producenta wartości mogą nie być do końca dokładne. Dlatego zawsze wskazane jest dokładne dostrojenie baluna poprzez pomiar. Autor propozycji zaleca stopniowe skracanie kabla i monitorowanie rezonansu aż do uzyskania optymalnej odpowiedzi w pożądanym paśmie.
Ciekawą wiedzą z praktyki jest to, że obliczony rezonans może znajdować się poza pożądanym pasmem - przykładowo w okolicach 48 MHz w projekcie na pasmo 6-metrowe. Nie stanowi to jednak problemu, gdyż baluna nie trzeba dostrajać do konkretnej częstotliwości.
Praktyczna konstrukcja
Konstrukcja baluna I0QM jest stosunkowo prosta, jednak wymaga precyzji. Kable koncentryczne łączone są w puszce ochronnej, gdzie ekrany są starannie ocynowane i lutowane. Do złącza (np. typu N) podłącza się żyły środkowe, przy czym konieczne jest zapewnienie dobrego ekranowania - do połączenia często stosuje się taśmę miedzianą.
Po wykonaniu całe złącze pokrywane jest żywicą epoksydową w celu zapewnienia wytrzymałości mechanicznej i ochrony przed wilgocią. Ten krok jest szczególnie ważny w przypadku stosowania masztu na zewnątrz.
Ze względów praktycznych sekcja lambda 3/4 jest często fizycznie „składana” lub zwijana w celu uzyskania tej samej długości co krótsza sekcja. Jest to jednak rozwiązanie wyłącznie mechaniczne – długość elektryczna pozostaje niezmieniona.
Zalety w porównaniu z balunem dławikowym
Główną zaletą baluna I0QM jest jego precyzyjne zachowanie w wąskim paśmie częstotliwości i doskonała symetria. Przy odpowiedniej konstrukcji zapewnia:
- doskonałe symetryczne zasilanie anteny
- minimalne straty
- stabilne dopasowanie impedancji
W porównaniu do baluna dławika, który działa bardziej jak dławik, jest to dokładniejsze rozwiązanie bazujące na falowych właściwościach linki.
Wadą jest węższe pasmo robocze, co powoduje, że szczególnie nadaje się do anten jednopasmowych. W przypadku zastosowań szerokopasmowych konieczne byłoby wybranie innego typu baluna.
Praktyczne doświadczenie
Autor propozycji przetestował ten balun na kilku antenach Yagi dla pasma 6 m i 4 m z bardzo dobrymi wynikami.
Ważnym zaleceniem jest, aby nie spieszyć się z ostatecznym ukończeniem baluna. Przede wszystkim wskazane jest dokonanie pomiarów, dostrojenie długości, a dopiero potem ostateczne zamknięcie konstrukcji.
Zmierzyłem symetrię powyżej 30 dB za pomocą wysokiej jakości kabla koncentrycznego. Wartość w przypadku kabla koncentrycznego niższej jakości jest niższa, ale nadal doskonała.
Wniosek
Balun I0QM 1:1 to ciekawe i efektywne rozwiązanie dla radioamatorów chcących uzyskać maksymalne osiągi ze swoich anten jednopasmowych. Chociaż jego konstrukcja wymaga precyzji i cierpliwości, efektem jest dopasowanie jakości i niezawodne działanie.
W czasach, gdy poszukuje się prostych i uniwersalnych rozwiązań, ten balun przypomina, że zasady fizyczne i precyzyjna konstrukcja wciąż mają swoje miejsce. Dla eksperymentatorów i radioamatorów zorientowanych technicznie jest to projekt, który zdecydowanie warto wypróbować.
Inne zalecane źródła:
https://sp3rnz.blogspot.com/2015/06/a-masterpiece-i0qm-real-balun-for-Yagi.html