Balun

Bei der Kommunikation zwischen Funkfrequenz (RF) ist es oberste Priorität, Signale klar und stark zu halten.Ein Gerät, das in diesem Prozess eine große Rolle spielt, ist der Balun.Ein Balun, der für "ausgewogene bis unausgeglichene" steht, hilft dabei, zwei verschiedene Arten von Systemen zu verbinden - ausgelastet und unausgeglichen -, ohne das Signal schwach oder laut zu lassen.Durch die Reduzierung von Störungen stellen Baluns sicher, dass das Signal sauber und effektiv bleibt, wenn es sich durch verschiedene Teile des Systems bewegt.In diesem Artikel werden wir uns Baluns genau ansehen und erklären, was sie tun, welche verschiedenen verfügbaren Typen sie in realen Situationen verwendet werden.Dies gibt Ihnen ein besseres Verständnis dafür, warum sie in HF -Antennensystemen so hilfreich sind.

Katalog

Abbildung 1: Balun

Was ist ein Balun?

Ein Balun, kurz für "ausgewogen bis unausgeglichen", ist ein Gerät, mit dem sich Signale zwischen zwei Arten von Systemen bewegen können: ausgeglichen und unausgeglichen.In einem ausgewogenen System wandert das Signal durch zwei Drähte mit gleichen, aber gegenüberliegenden Spannungen, wodurch das Rauschen reduziert wird.In einem unausgeglichenen System trägt ein einzelner Kabel das Signal mit dem Boden als Referenz, was es anfälliger für Rauschen ist.

Die Aufgabe des Balun besteht darin, Signale zwischen diesen Systemen zu konvertieren, ohne die Signalstärke zu verlieren oder Rauschen hinzuzufügen.Es verwendet ein spezielles Design mit Drahtspulen um einen Magnetkern, der den elektrischen Eigenschaften zwischen den beiden Systemen entspricht, um eine reibungslose Signalübertragung zu gewährleisten.

Baluns werden üblicherweise in der Funkfrequenz -Kommunikation (RF) verwendet, insbesondere bei Antennen.Beispielsweise verbindet eine ausgewogene Dipolantenne durch einen Balun häufig ein unausgeglichenes Koaxialkabel, um Signalprobleme zu vermeiden.Ohne Balun könnte das Signal das Geräusch schwächen oder aufnehmen und die Qualität verringern.

Baluns helfen auch in anderen Bereichen wie Broadcast -Antennen und Videoübertragung, wobei die Signale während der Konvertierung klar und stark halten.Zusammenfassend stellt ein Balun sicher, dass sich die Signale reibungslos bewegen und beim Übergang zwischen ausgewogenen und unausgeglichenen Systemen klar bleiben.

Warum benötigen Baluns?

Abbildung 2: Antennenbalun

Baluns sind wichtige Teile von Antennensystemen, die Arbeitsplätze ausführen, die dem System helfen, besser und effizienter zu arbeiten.

Stoppen unerwünschter Strahlung oder Signalaufnahme: Wenn Sie eine ausgewogene Antenne direkt an ein unausgeglichenes Koaxialkabel anschließen, kann der äußere Teil des Koaxialkabels versehentlich Signale senden oder abholen.Dies kann zu Störungen während des Signalempfangs führen oder bei der Übertragung unerwünschte Strahlung verursachen.Baluns beheben dies, indem sie sicherstellen, dass das Koaxialkabel korrekt funktioniert und diese Probleme erheblich reduziert.

Halten Sie das Strahlungsmuster der Antenne: Ohne einen Balun kann die unbeabsichtigte Strahlungs- oder Signalaufnahme des Koaxialkabels das entworfene Strahlungsmuster der Antenne durcheinander bringen, was zu einer schlechteren Leistung führt.Durch die Verwendung eines Baluns bleibt das Strahlungsmuster der Antenne gleich und schützt die Leistung und Richtung des Signals.

Reduzierung der HF -Strahlung in der Nähe des Senders: Manchmal können HF -Signale aus dem Feeder anstelle der Antenne kommen, was zu Störungen um den Sender führt.Dies kann besonders in Datenübertragungssystemen problematisch sein, bei denen HF -Interferenzen Verbindungen zwischen dem Sender und anderen Geräten durcheinander bringen können.Ein Balun hilft dabei, indem sie sicherstellen, dass die HF -Signale richtig ausgeschickt werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Störungen verringert wird.

Arten von Baluns in HF -Antennensystemen

Baluns sind Geräte, die in RF -Antennensystemen (Funkfrequenz) verwendet werden, um die Signale zwischen ausgewogenen und unausgeglichenen Linien zu ändern.Es gibt verschiedene Arten von Baluns, die jeweils bestimmte Bedürfnisse in diesen Systemen erfüllen.Hier ist ein detaillierter Blick auf die verschiedenen Typen:

Transformator Balun

Abbildung 3: Transformator Balun

Ein Transformator Balun ist ein weit verbreiteter und weit verbreiteter Typ in HF -Systemen.Es hat zwei getrennte Wicklungen oder Spulen, die um einen Ferritkern gewickelt sind.Diese Wicklungen halten die ausgewogenen und unausgeglichenen Seiten des Systems voneinander getrennt, was dazu beiträgt, Störungen zu verhindern und das Signal klar zu halten.Die Art und Weise, wie der Transformator Balun die Impedanz anpasst (was eine Art elektrischer Widerstand ist), hängt von der Anzahl der Kurven in den beiden Wicklungen ab.Wenn beispielsweise eine Wicklung doppelt so viele Wendungen hat wie die andere, kann sie mit einer Impedanz von 100 Ohm auf der ausgeglichenen Seite bis 50 Ohm auf der unausgeglichenen Seite übereinstimmen.Diese Funktion macht es nützlich, um unterschiedliche Impedanzniveaus anzupassen.

Autotransformator Balun

Abbildung 4: Autotransformator Balun

Der Autotransformator Balun unterscheidet sich vom Transformator Balun, da nur eine Wicklung verwendet wird, um das Signal zu ändern.Dieses Single-Winding-Design ermöglicht einen DC-Pfad (DC) für alle Verbindungen, mit dem statische Strom sicher freigelassen werden kann, der sich auf externen Antennen aufbauen kann.Der Autotransformator Balun wird häufig in Systemen verwendet, in denen eine Bodenverbindung sowohl für die Sicherheit als auch für die richtige Funktion sehr wichtig ist.Da es nur eine Wicklung hat, ist dieser Balun normalerweise einfacher und kleiner als Transformator Baluns, obwohl er möglicherweise nicht die gleiche Trennung zwischen den ausgewogenen und unausgeglichenen Seiten liefert.

RF Choke Balun

Abbildung 5: RF Choke Balun

Ein HF -Choke Balun arbeitet durch Erhöhung der Induktivität (die sich der Veränderungen des Stroms widersetzt) ​​am äußeren Leiter eines Koaxialkabels.Diese erhöhte Induktivität hilft, unerwünschte HF -Signale daran zu hindern, sich entlang des Dirigenten zu unterwegs, was zu Störungen führen und die Leistung des Antennensystems verringern kann.Eine häufige Möglichkeit, einen HF-Choke-Balun zu machen, besteht darin, das Koaxialkabel an dem Punkt zu beschmutzen, an dem es mit der Antenne verbunden ist, wodurch ein "Futtermittel-Choke" erstellt wird.Diese Methode ist einfach und effektiv bei der Verbesserung der Leistung.Eine andere Methode besteht darin, das Koaxialkabel um einen toroidalen Ferritkern zu wickeln, der die Induktivität weiter erhöht und eine starke Drossel liefert.

Strom gegen Spannungsbaluns

Abbildung 6: Strom Balun

Ein Strom aus Balun arbeitet, indem er sicherstellt, dass der gleiche Strom über beide Seiten einer ausgewogenen Last fließt.Dieser Restbetrag verhindert Strömungen, die Signalverzerrungen und -störungen verursachen können.Der aktuelle Balun erreicht dies durch die Verwendung eines Designs, das den Strom in jedem Leiter gleich und entgegengesetzt ist, z.Diese Konfiguration minimiert nicht nur das Strahlungspotential für die Futtermittellinie, sondern hilft auch, die Integrität des übertragenen Signals aufrechtzuerhalten.

Das aktuelle Design des Balun macht es in Anwendungen sehr effektiv, bei denen das Hauptziel sicherstellt, dass die ausgewogene Last gleiche und entgegengesetzte Ströme erhält, was zur Reduzierung von Interferenzen und Signalabbau erforderlich ist.Dieses Merkmal macht den aktuellen Balun besonders für Antennensysteme geeignet.

Abbildung 7: Spannung Balun

Andererseits soll ein Spannungsbalun sicherstellen, dass beide Seiten einer ausgewogenen Last gleicher Spannung erfolgen.Der Spannungsbalun macht dies, indem er auf beiden Seiten der Last gleiche Spannungen auferlegt, aber es stellt nicht unbedingt sicher, dass die Ströme gleich sind.Dies kann problematisch sein, da ungleiche Ströme zu Strömen für gemeinsame Modelle führen können, die in HF-Anwendungen aufgrund des Potenzials für Interferenz und Signalverlust weniger wünschenswert sind.Spannungsbaluns sind oft weniger effektiv, um diese Probleme im Vergleich zu aktuellen Baluns zu verhindern, weshalb sie in Hochleistungsantennensystemen seltener verwendet werden.In Situationen, in denen die Spannungsbilanz kritischer als das aktuelle Gleichgewicht ist, können sie jedoch weiterhin Anwendungen finden, obwohl diese Szenarien in HF -Anwendungen seltener sind.

Wie dosiert eine Balun?

Das Grundkonzept eines Baluns

Abbildung 8: unausgeglichener bis ausgewogener Feeder und ausgewogener bis unausgeglichener Feeder

Eine ausgewogene Antenne oder eine ausgewogene Feeder hat zwei Drähte mit gleichen Strömen, jedoch in entgegengesetzte Richtungen, während ein unausgeglichenes Koaxialkabel einen Draht mit einem geerdeten Schild hat.Um diese beiden Systeme zu verbinden, ohne Probleme zu verursachen, hält ein Balun sie getrennt.

Diese Trennung erfolgt durch einen Transformator, einen Hauptteil im Balun.Der Transformator verfügt über zwei Spulensätze, die mit dem ausgeglichenen System und dem anderen mit dem unausgeglichenen System verbunden sind.Die Spulen sollen verhindern, dass die Erdung des unausgeglichenen Systems das ausgewogene System beeinflusst.In einfachen Worten stellt der Balun sicher, dass das ausgewogene System unabhängig funktioniert und nicht durch das unausgeglichene Kabel gestört wird.

Impedanzübereinstimmung und Bandbreite

Abbildung 9: Impedanzübereinstimmung

Dieses Diagramm zeigt, wie die Impedanzübereinstimmung in einem Funkkommunikationssystem funktioniert und sicherstellt, dass sich das Signal reibungslos zwischen verschiedenen Teilen wie der Antenne, dem Bandpassfilter (BPF) und dem Transceiver bewegt.Baluns, die Transformatoren sind, spielen eine wichtige Rolle bei der Anpassung der Impedanz zwischen diesen Teilen.Zum Beispiel hat die Antenne eine 400 -Ohm -Impedanz, und der Balun wechselt sie auf 50 Ohm, um die Übertragungslinie und BPF zu entsprechen.Das BPF filtert das Signal und lässt nur die gewünschten Frequenzen durchlaufen.Nach der Filterung passt ein anderer Balun die Impedanz an den 200 -Ohm -Widerstand des Transceivers an.

Baluns verbinden mehr als nur verschiedene Systeme.Sie tragen auch dazu bei, den Widerstand der Antenne oder dem Feeder mit den Standard 50 Ohm des Koaxialkabels anzupassen.Die Übereinstimmung ist wichtig, denn wenn die Impedanz nicht ordnungsgemäß ausgerichtet ist, kann das Signal zurückprallen, was zu einer verringerten Effizienz und dem potenziellen Signalverlust führt.Baluns sind ausgelegt, um den Widerstand für eine bessere Signalübertragung mit minimalem Verlust anzupassen.Sie funktionieren jedoch nur innerhalb eines bestimmten Frequenzenbereichs, der als Bandbreite bezeichnet wird.Damit der Balun ordnungsgemäß funktioniert, muss seine Bandbreite den gesamten Frequenzbereich abdecken, den die Antenne oder das System verwendet.Eine breitere Bandbreite ermöglicht es dem Balun, verschiedene Frequenzen zu bewältigen, ohne die Leistung zu verlieren, und hilft dem System, effizient zu laufen.

Praktische Anwendungen und Überlegungen von Balun in Antennensystemen

Antennensysteme und Balun verwenden

Abbildung 10: Balun für Antennensysteme

Baluns werden üblicherweise in Antennensystemen verwendet, insbesondere in Dipolantennen.In diesen Setups wird der Balun an dem Punkt platziert, an dem die Antenne mit dem Koaxialkabel verbunden ist.Die Hauptaufgabe des Baluns besteht darin, die ausgewogenen Teile der Dipolantenne mit dem unausgeglichenen Koaxialkabel zu verbinden.Diese Verbindung ist erforderlich, da Dipolantennen auf jeder Seite natürlich gleiche und entgegengesetzte Ströme aufweisen, während Koaxialkabel nur auf dem inneren Draht Strom tragen.Der Balun sorgt dafür, dass diese beiden verschiedenen Systeme gut zusammenarbeiten und das Signal ohne Probleme hilft.

Ohne einen Balun kann das Verbinden der Antenne direkt mit dem Kabel zu Problemen wie Signalreflexion, Interferenz und verringerter Effizienz führen.Der Balun verhindert diese Probleme, indem die elektrische Übereinstimmung zwischen der Antenne und dem Kabel beibehalten wird, wodurch der Signalverlust reduziert wird und das Antennensystem ordnungsgemäß funktioniert.

Montage- und Wetterschutz für Balun im Freien

Abbildung 11: Wetterfestem Balun für Outdoor -Antennensysteme

Wenn Sie Baluns in Antennensystemen im Freien verwenden, müssen sie gebaut werden, um mit schwierigen Wetterbedingungen umzugehen.Sonne, Regen, Hitze und Kälte können beeinflussen, wie gut ein Balun funktioniert, wenn er nicht richtig geschützt ist.Um den Balun gut funktionieren zu lassen, sollte es richtig versiegelt werden, das Wasser nicht einzuhalten.Wasser in einem Balun kann zu Kurzkreisen führen oder die Funktionsweise des Signalverlusts ändern oder sogar das Antennensystem nicht mehr funktionieren.

Auch die Art und Weise, wie der Balun angebracht ist, sollte Merkmale enthalten, die die Belastung lindern.Die Belastungsentlastung ist wichtig, da sie die körperlichen Belastungen der BALU -Verbindungen verhindert, die sich sonst im Laufe der Zeit abnutzen und zu einem Versagen führen könnten.In starken Winden kann sich das Antennensystem beispielsweise bewegen, was den Balun betont.Eine gut gestaltete Belastungsentlastung schützt die Verbindungen und sorgt dafür, dass der Balun sicher angeschlossen bleibt und auch unter diesen Bedingungen ordnungsgemäß funktioniert.

Abschluss

Baluns sind nützliche Teile von HF -Antennensystemen, mit denen Signale reibungslos zwischen ausgewogenen und unausgeglichenen Systemen bewegt werden und gleichzeitig Geräusche und Störungen frei halten.Egal, ob es sich um einen Transformator Balun, einen Autotransformator Balun oder einen RF Choke Balun handelt, jeder Typ hat einen bestimmten Job, der dem Antennensystem besser funktioniert.Wenn Sie wissen, wie Baluns funktionieren und das richtige verwenden, können Sie Ihr HF -Kommunikationssystem effizienter und zuverlässiger machen.Wie wir besprochen haben, helfen Baluns dabei, verschiedene Teile des Systems zu entsprechen, unerwünschte Signale zu stoppen und die Antenne ordnungsgemäß funktionieren zu lassen.Durch die Auswahl des richtigen Balun können Sie sicherstellen, dass Ihre HF -Signale stark und klar bleiben und zu einer besseren Gesamtleistung führen.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Wo sollte ein Balun platziert werden?

Ein Balun sollte dort platziert werden, wo eine ausgewogene Antenne wie ein Dipol mit einer unausgeglichenen Übertragungsleitung wie einem koaxialen Kabel verbunden wird.Dieser Ort ist der beste Ort, um sicherzustellen, dass sich das Signal reibungslos bewegt und keine Geräusche oder Störungen aufnimmt.

2. Benötige ich einen Balun für einen Dipol?

Ja, Sie benötigen einen Balun für eine Dipolantenne, wenn sie wie ein Koaxialkabel mit einer unausgeglichenen Übertragungsleitung verbunden ist.Der Balun hilft, das Signal davon abzuhalten, verzerrt zu werden oder Störungen aufzunehmen, sodass der Dipol ordnungsgemäß funktioniert.

3. Was ist die häufigste Art von Balun?

Die häufigste Art von Balun ist der Transformator Balun.Es wird in HF -Systemen häufig verwendet, um der Verbindung zwischen ausgewogenen und unausgeglichenen Teilen abzustimmen und sicherzustellen, dass das Signal klar bleibt.

4. Ist ein Balun nur ein Transformator?

Ein Balun ist nicht nur ein Transformator, obwohl viele Balun wie Transformatoren funktionieren.Ein Balun kann auch andere Designs wie einen Autotransformator oder einen RF -Choke verwenden, um Signale auszugleichen und aus dem Gleichgewicht zu balancieren.

5. Was sind die verschiedenen Arten von Baluns?

Zu den verschiedenen Arten von Baluns gehören Transformator Baluns, Autotransformer Baluns und RF -Choke -Baluns.Jeder Typ wird für bestimmte Verwendungszwecke hergestellt und verfügt über unterschiedliche Möglichkeiten, das Signal auszugleichen oder auszuschließen.