Добрый день.

Есть прибор AIM-4170 (AIM UHF) - Векторный анализатор/TDR до 1ггц.

Есть желание делать балуны с оптимальными параметрами и минимальными потерями :)

Для эксперимента был намотан 1:1 балун напряжения, т.н. балун рутхофа по следующей схеме:

три посеребренных 1 метровых провода 1мм в фторопластовой оболочке (1.5мм) были намотанны на ферритовом кольце от советского ВЧ амперметра согласно рисунку отсюда:

http://cfile233.uf.daum.net/image/16432F554DCB83CD05D4BD

В качестве нагрузки подключил безиндукционный резистор 50 ом.

На вход - подключил анализатор. В итоге получил вот такую "кривизну" как на скриншоте. Что Я делаю не так?


Увеличить

Конечно, если подключить паралельно выходу небольшую емкость, график выравнивается, но это же работает только когда нагрузка -резистор, с реальной антенной всё же будет еще хуже?

если подключить паралельно выходу небольшую емкость, график выравнивается, но это же работает только когда нагрузка -резистор, с реальной антенной всё же будет еще хуже?

Конденсатор компенсирует индуктивное реактивное сопротивление самого трансформатора и, тем самым, изменяет его активное сопротивление.

Я смотрел конструкции разных балунов от разных производителей и любителей. Почему-то конденсаторы не встречались, хотя вроде такое решение очень простое и недорогое? Значит, есть еще какая-то причина...

При подключённом конденсаторе около 15пф, КСВ=1.5 в диапазоне частот 2.1 - 19.6 мгц, КСВ=1.2 в диапазоне 4.4-15.мгц, минимум КСВ=1.01 получается 8.9 мгц.

Интересуюсь

Я смотрел конструкции разных балунов от разных производителей и любителей. Почему-то конденсаторы не встречались, хотя вроде такое решение очень простое и недорогое? Значит, есть еще какая-то причина

Емкость присутсвует изначально - межвитковая. Об этом можно почитать в статье "Трансформаторы согласования импедансов для приемных антенн средних и низких коротковолновых частот" ("Impedance Matching Transformers for Receiving Antennas
at Medium and Lower Shortwave Frequencies", Bill Bowers, John Bryant, Nick Hall-Patch). Они глубоко ковыряют, вот три их статьи о балунах:
Изготовление трансформаторов импеданса для приемных антенн. John Bryant, 2001
Расчет и изготовление трансформаторов импеданса на ферритовых кольцах
Трансформаторы согласования импедансов для приемных антенн средних и низких коротковолновых частот

Еще конденсаторы упоминаются здесь: http://forum.qrz.ru/thread12762.html

Было еще, но вот так, навскидку, не вспоминается...

Мне в основном для передачи, а не для приёма :)

А что, в зависимости от направления сигнала действуют разные законы?
Последняя ссылка на тему "Ферритовые кольца для ШПТ в РА".

Причём что самое интересное, намотал балун 1:4 по схеме гуаннелы, на двух кольцах, М2000НМ1, каким-то фиговым проводом, так вот, он работает просто изюмительно, в полосе 1-30мгц КСВ меняется от 1.05 до 1.12 !

Но мне интересны именно схемы вольтажных балунов, заодно 9:1 трансформацию получить хочу.

Да и забыл указать ,у вас трансформаторы, т.е. используется прохождение сигнала через магнитное поле сердечника, а в балунах трансформация на линиях передачи, а индуктивность которая получатся при намотке линии на феррит служит для балансировки сигнала, и не влияет на трансформацию.

мне интересны именно схемы вольтажных балунов

Вольтажных? Может быть нужно вопрос переформулировать, ибо балун - это трансформатор импеданса.

Зависимость результата от качества провода и намотки по вышеприведенным ссылкам оговаривается.

http://vk1od.net/balun/concept/VoltageCurrent.htm

Current Balun
An ideal current balun delivers currents that are equal in magnitude and opposite in phase.

Voltage Balun
An ideal voltage balun delivers voltages that are equal in magnitude and opposite in phase.

Интересуюсь

Причём что самое интересное, намотал балун 1:4 по схеме гуаннелы, на двух кольцах, М2000НМ1, каким-то фиговым проводом, так вот, он работает просто изюмительно, в полосе 1-30мгц КСВ меняется от 1.05 до 1.12 !

Это невозможно. Феррит не тот! Марганец, который используют только за запоров ЭМИ. И самая главная ошибка - однопортовое измерение, и выводы, основанные только на нем (стандартная ошибка 90% всех радиолюбителей). Вы не знаете куда делась энергия! Ну и что что она не отразилась к вам в порт! А куда она делась? Неизвестно! Вы же никак не оценили передачу, то есть, КПД трансформатора. А он у вас там может только 50% (3 дБ потерь на проход)? Если вы возьмете в одинаковых транса и включите их одинаковыми (например, высокоомными) обмотками друг к другу, подключите анализатор цепей к 50омным обмоткам, вас ждет очень неприятный сюрприз в части параметров S21-S12.

Да, и чтобы получить полосу в 28 МГц на КВ нужно использовать очень качественные ферриты, и уж тем более, никакой не марганец как у вас! Причем, СССРовские ферриты НН, ВН и ВЧ вчистую проигрывают американам из произвольной смеси. А если уж подобрать американа под диапазон, разница будет колоссальная.

9CXX
Интересуюсь
насчёт ферритов я согласен, это они делают погоду ещё как, вилка расходится выше 10 МГц. Не могу сказать, что СССРовские ферриты плохие, если их применить по назначению. Просто от того, что на них ктото сделал конструкцию и коекак вышёл в эфир - ещё не признак качества.
Но и AMIDONы не всегда средство от всех головных болей - и на сюрприз с некоторым СССРовским получается лучше, только что с этим столкнулся - МН50 кольцо выиграл в моём последнем творении. И из линейки minicircuits ни один не стоит рядом.

Когда мощность малая и потери на 3 дБ допустимы, любой феррит срабатывает в рамках созволенного.

Чтобы делать трансформатор с минимальными потерями, я сначала на нём делаю обычный LC-контур с витками (простой провод) по задуманному проекту трансформатора. Потом подбором конденсатора настрою резонанс на Fmin и Fmax и посчитаю потери - это в 99% потери в феррите и оттуда уже станет понятно, что трансформатор не может быть лучше, чем в этом эксперименте, хоть убей. Предполагаем, что нашли феррит - начинается 2ая гонка - это правильная схема обмоток - намотать можно по всякому. Обычно до 10 МГц можно скручивать 2 или 3 провода и в любом исполнении (для TX пробой по изоляции учтём) всё работает.

На выше 10 МГц всё станет "загадочно", как Вы сами ввидели и иногда хочется убить авторы конструкции)))). Я сам долго мучился недавно при создании трансформатора на 60 МГц и в итоге оказалось всё очень просто, не надо изнасиловать физику со своимим хотелками.

Особенно криво работают балуны по напряжению - сами почувствовали. Проблема в них с емкостями и всё станет криво с того момента, когда в жгуте из 3 проводов один из них работает "по встречке", как в фото рис36 левый пример. Данная обмотка тянет до 20 Мгц с ВЧ-AMIDONом -6 или -10 а с материалом 400....2000 тольно до несколько МГц. Обратите внимание, что противофазный провод должен в межпроводных(!) взаимодействиях постоянно бороться с двумя другими проводами. Поэтому вся крастоа из данного учебника заканчивается ещё на пару МГц. Данный трансформатор можно ещё подтянуть по частоте на 30...50 %, если "встречку" намотать отдельно, 50% кольца на 2 провода синфазно а другую половину кольца встречку. У меня переделаный трансформатор minicircuits Т-622 (феррит типа 2000) таким образом работает до 60 МГц с потерями 1,5дБ, мешает сорт феррита. Поменял на AMIDON типа -10 , но у него мю настолько мало, что не смог набрать индуктивности. В итоге МН-50 (это его так продавали в магазине, наверно это ВЧ-50) оказался лучшим, с выделенной "встречкой" потери менее 0,5 дБ, фаза ровно 180грд, амплиттуда 50/50.
Схема обмоток со "встречкой" не очень широкополосная (1:3 по частоте гдето). Более широкополосные конструкции получаются, если применить схемы, в которых нет жгутов на 3 провода в принципе. К сожалению, часто это сводится к тому, что надо разделить всю работу на 2 или даже 3 ОТДЕЛЬНЫХ кольцах и кажды выполняет одну функцию. Я такие штуки смонирую на M3...M20 болтах из полиамида и потом удобно прикручиваю на плату, как башня. Удалось делать на 60 МГц трансформатор 100 Ом UN в 2х12 Ом BAL потери менее 0,5дБ, материал тотже Мн(ВЧ?)50 и работает он на 10...100 Мгц красиво.

Мой совет, раз уже нашли такой крутой провод, не изнасилуйте его противофазностью в жгутах и выше 10 МГц исчезут все дисбалансы.

чтобы не оставить Вас в тумане вот ФОТО трансформатора T-622 от minicircuits, его раскрыл, потмучто мерил то же самое как Вы - никакого баланса. Думал, за 3 доллара решу проблему - но нет. Всплыл такой узелок:



Всё разобрал, почистил, и тем же ферритом создал ту же схему (вместо 3х6 витков оригинала сделал 2х5 + 1х6) витков, разделил их по половинкам кольца. При замеров оказался нужным, встречку делать 6 витков для идеального баланса на 55 МГц.



Тут надо отметить, что я встречку не намотал по настоящему встречкой (в правильном варианте витки от встречки надо в другое направление намотать!!!!) , потому что не хотел переделать топологию на плате, которая сделана под заводской Т-622.

Далее, из-за феррита с высоким мю пришлось поставить конденсаторы около 15пФ к портам для лучшего КСВ на 55 МГц. Если феррит будет ВЧ-типом, эти емкости можно делать намного меньше. Но без емкостей - это в реальности только до 10 МГц сработает, если речь о малых потерях.

В вашем случае (КВ) наверно можно AMIDONом пробовать, большие кольца позволят набрать хорошую индуктивность, что на миллиметровых кольцах не делать никак.

Интересуюсь
сегодня делал УПЧ на 455 кГц - можно думать что нет проблем. Нужен был трансформатор 144 Ом --> 2x72 Ом. Это как раз ваш в начале указанный трансф из рис36 левая крартина. Сначала использовал minicircuits T1-1T и потери 3 дБ, хотя по фазе и амплитуде всё было вроде правильно. Но у него XL около 240 Ом на 500 кГц и поэтому уже не тянет. Поменял на Т4-6Т, у которого XL около 1500 Ом. Потери не более 1дБ, можно в принципе расслабляться. Но оказалось, что можно ещё лучше. Мерил его фазу - гдето 3 градуса поворот. Поставил 90пФ со стороны входа 144 Ом и реактивы исчезли, потери менее 0,5дБ. Это я к тому, что конденсаторами стоит тестировать даже хороший трансформатор.
В приёмнике мне это надо для МШУ после фильтра с затуханием 12 дБ, чтобы не зашуметь тракт от УПЧ.

Собрал два балуна 1:1 по такой схеме, только вместо коаксиального кабеля намотал двумя параллельными ПЭЛ проводами без скруток. КСВ в диапазоне КВ е превышает 1:3. На 30 МГц измеренное затухание 30 Дб по схеме измерения ассиметрии с двумя резисторами по 25 Ом. А на 1 МГц этот параметр 45 Дб.

Затухание имеется ввиду, что измеряется напряжение на входе трансформатора, а затем выходное в средней точке симметричной нагрузки.

Меня удивило, что когда включил два трансформатора последовательно, то затухание не изменилось, хотя предполагал что оно суммируется.

Почему так получается?

С одним балуном



С двумя балунами

КСВ в диапазоне КВ е превышает 1:3.
Почему так получается?
Это вопос измерений или конструкции?

А массы с двух сторон соединить не надо разве? На первом фото справа земля в воздухе висит или что там за провод болтается?

КТ608В,
это измерили коэффициент асимметрии, если к средней точке резисторов выход соединялся.
Надо еще измерить входной ксв (S11, он же CH0 LOGMAG).
Если доходит до 3 к 30МГц - плохое кольцо. (не совсем понял, что значит не превышает 1:3)

Так же можно глянуть и "потери на проход", S21 = CH1 LOGMAG.
"Жопка к жопке" два балуна без всяких резисторов и средних точек, потом значение поделить на два.

KT608B
начнём с того, что Ваш стенд 50-Омны, а обмотки без скрутки - где то на 110 Ом. Поэтому с КСВ беспорядок.

Далее, Ваш прибор создаёт заземляюший обход этим синфазным дросселям. Оттуда тоже полное извращение картины.

Правильно мерить - замыкать оба првода и просто поставить этот двухполюсник между входом и выходом прибора. Желательно без кабеля, будет точнее и ближе к правде.

Нет смысла просто "с воздуха" мотать BALUN. нужно сначала поинмать ,что у Вас там симметрично и не симметрично, да ещё относительно к чему. А потом уже выбрать правильное устройство из правильного феррита, правильной линии, правильными обмотками.

studentkra
А массы с двух сторон соединить не надо разве? На первом фото справа земля в воздухе висит или что там за провод болтается?

Я ее отключил, потому что почти не меняет картину.

Меня похоже не совсем поняли. КСВ балунов полностью устраивает, к нему претензий нет. На приведенной картинке, это желтая линия.

Я измеряю коэффициент ассиметрии с одним балуном и с двумя. И вопрос в том, почему с двумя балунами обладающими одинаковыми параметрами не вырастает симметрия, а остается такой же как и с одним балуном? У меня два одинаковых балуна, каждый симметрирует примерно на -30 дб. Последовательное включение двух балунов дает те же -30 дб. Почему этот параметр не вырастает, например, до -45 дб хотя бы?

Суть измерения такая, что на вход балуна подается несимметричный сигнал. Проходя через симметрирующий балун сигнал симметрируется, то есть выравнивается по амплитуде. Далее он попадает на симметричную нагрузку образованную двумя резисторами 25 Ом в средней точке которой происходит измерение степени асимметрии или перекоса ампитуд.

И если после симметрирующего балуна будет идеально симметричный сигнал, то в средней точке 50 Ом нагрузки будет идеальный ноль напряжения, то есть бесконечный минус децибел затухания.

А если сигнал поступит на нагрузку в такой же симметрии, как и на вход балуна, то измерительный прибор в средней точке нагрузки измерит такое же напряжении, как и при калибровке прибора или 0 дб. В таком случае bal-un не балансирует сигнал, а значит бесполезен для применения.

Я измеряю коэффициент ассиметрии с одним балуном и с двумя. И вопрос в том, почему с двумя балунами обладающими одинаковыми параметрами не вырастает симметрия, а остается такой же как и с одним балуном?

Наверное надо в стенд добавлять вторую нагрузку со средней точкой и анализатор включать между центральными точками обоих нагрузок, а балуны друг к другу условными un-balanced сторонами.

Может просто сигнал на входе мощнее должен быть, на что данный измеритель не способен.
Т.е. всё упирается просто в точность измерения.

KT608B
при налаживании симметрии в любом многокомпонентном тракте симметрия не может быть лучше, чем в худшем узле. То есть, если Вы поставили один элемент с глубиной симметрии на -27дБ , то после него элемент хоть на 100 дБ не улучшает это. И если поставите такой же на -27дБ , то получаете те же -27дБ. А если другой только -20 дБ даст, то вся цепочка уделана до -20дБ.
С учётом случайних разбросов результат может иметь +\-3дБ разброс.

Так это можно наблюдать и в балансных смесителях, где есть потнциометр для подавления несущей. Эти мдокрутите равенство диодов до идеального, но не можете до -100 дБ крутить, потому что там что-то другое не совсем симметрично. Ставьте там ещё потенцтометр станет лучше, но снова не идеально. А может, сбивается диодная настройка. итого хоть сколько ставишь потенцтометров и КПЕ н апокрутку, лучше -60дБ не делать. А если все компоненты смесителя симметричны на -40дБ , то в лучшем случае получаете -46дБ, а может и -34 дБ.

Такчто ничего удивительного нет)
К тому и -27дБ не плохой результат с таким исполнением на средних КВ.

Да и не нужны в большинстве случаев последователные балуны, разве только на кольцах с разной проницаемостью и разным числов витков для работы в очень широкой полосе частот.
Но это такой игрушкой не замерить, не развивает она такой мощности на входе балуна, да и не так это измеряется.

А вообще, для измерения асимметрии по току достаточно выход балуна нагрузить на резистор 50 Ом, желательно с небольшой собственной ёмкостью и замерить напряжения на каждом выводе относительно земли на разных частотах.
Но это уже другая тема, не имеющая отношения к данному измерителю.

Хайо
при налаживании симметрии в любом многокомпонентном тракте симметрия не может быть лучше, чем в худшем узле. То есть, если Вы поставили один элемент с глубиной симметрии на -27дБ , то после него элемент хоть на 100 дБ не улучшает это. И если поставите такой же на -27дБ , то получаете те же -27дБ. А если другой только -20 дБ даст, то вся цепочка уделана до -20дБ.
С учётом случайних разбросов результат может иметь +\-3дБ разброс.



Это уже похоже на правду, так как один из балунов имеет глубину симметрии немного лучше, чем -27 дБ. Но прибор показывает глубину симметрии самого худшего из двух балунов.

Но что интересно! В моем случае худший балун, это тот который без корпуса и он стоит перед входом CH1 с которого считываются показания S21. То есть он действительно может ухудшать симметрию другого балуна. Интересно, что будет если балуны поменять местами?Худший включить на стороне генератора CH0, а лучший на стороне осциллографирования CH1.

Мысль мне понятна, что худший балун просто расстраивает всю систему. Ухудшает симметрию до своего значеня.

Еще интересный вопрос. Есть в ютуб Тимур Гаранин https://youtu.be/9NwAgHd2rAo глубоко копающий антенную тему. По приведенной им теории симметрирующий балун 1:1 выполненный трифилярной намоткой, в котором одна обмотка включена противофазно к двум другим, обладает плохой симметрией.



И есть радиолюбитель UB3APP https://youtu.be/bv1wJ6QeetU , который сделал такой симметрирующий балун 1:1 (3-й слева рисунок) и получил лучший результат, чем такой же балун без третьей обмотки (1 и 2-й рисунки). Но сделал аналогичный ему балун намотав три обмотки обычным проводом вместо коаксиального. То есть схемы двух последних балунов представленных на изображении одинаковы, а отличается только провод, которым выполняется намотка



Третий и самый удачный вариант радиолюбителя UB3APP намотан двумя коаксиальными кабелями. У одного из кабелей используется только экран. Этот экран используется как провод для включения в противофазном направлении.

По теории представленной Тимуром Гаранином балун с трифилярной намоткой обладает наихудшей симметрией, что демонстрирует практический опыт UB3APP изготовивший такой балун проводом (4-е изображение на картинке). Но точно такой же балун изготовленный коаксиальным кабелем (3-й рисунок) дает лучший результат. В чем подвох?

В чем подвох?
Токи самоликвидировались по намотке из оплётки, очевидно вместе с частью мощности )
Патент наверное нужно оформлять...
А с другой стороны, надо же что-то в своём канале постоянно показывать.

Демонстрация в поле чего? Там и без балуна диполь будет работать.

Интересные вы ролики смотрите, особенно тот про подавление помех от светодиодного освещения...
Там тоже по словам автора результат был хороший )
Такие видео "асимметрию" в сознании могут вызвать сильную.