На связи Тимур Гаранин. Сегодня мы рассмотрим работу одного весьма парадоксального БАЛУНа.
Натолкнул меня на это один из подписчиков, который обратил моё внимание на то, что один из простых на первый взгляд БАЛУНов вовсе не так прост как кажется.
Мы рассматривали его в предыдущих роликах. Это БАЛУН 1:4 с очень хорошими фильтрующими свойствами. Мы уже обсудили его механизм фильтрации.
Но мы не оговорили в деталях, что происходит с полезным сигналом в этом БАЛУНЕ.
Мы лишь указали, что полезный сигнал беспрепятственно проходит на нагрузку, т.к. все четыре обмотки намотаны синфазно, а ток полезного сигнала противофазен и создаёт нулевой магнитный поток в сердечнике.
Но обратите внимание — одна из обмоток верхней части соединяется с обмоткой нижней части и таким образом закорачивает полезный сигнал. Чтобы лучше это понять, посмотрим на принципиальную схему:
Фактически, полезный сигнал создаёт встречные магнитные потоки во всех обмотках. И потому результирующее индуктивное сопротивление равно нулю во всех направлениях – и на нагрузку, и между жилами входной линии.
У нас короткое замыкание по сигналу, КАРЛ!
Однако, данный БАЛУН всё таки работает. И даже широко применяется.
Упомянутый в предыдущих роликах Вольфганг Випперман измерил характеристики данного БАЛУНа и выяснил, что кроме отличных фильтрующих свойств у него замечательный КСВ, который начинает немного ухудшаться только ниже 7 Мгц.
Другие радиолюбители также выкладывают свои измерения, например Thom из Нидерландов использовал данный Балун от 3,5 до 28 МГц и получил хороший КСВН во всём диапазоне частот. Все характеристики на практике оказались великолепны.
Но ведь мы ясно видим короткое замыкание по полезному сигналу. Как этот БАЛУН вообще может работать?
Если линия закорочена, сигнал ведь должен пропасть? Или не должен…
Конечно же нет.
Вспоминаем длинные линии. Чтобы сигнал был погашен полностью, нужно к концу линии подключить резистор, сопротивление которого будет соответствовать сопротивлению линии.
Перемычка обладает сопротивлением равным нулю, линия обладает совсем другим сопротивлением, например 50 ом. И сигнал не поглотится, а отразится обратно в линию, изменив свою полярность.
Мы разбирали подобные примеры в ролике про коаксиал.
Однако обратите внимание, что в нашем случае линия не просто закорочена. Параллельно перемычке подключена антенна, сопротивление которой согласовано нашим БАЛУНом, следовательно согласовано с линией.
В таком случае сигналу не приходится отражаться. Он проходит беспрепятственно в согласованную нагрузку и там выделяется, излучается антенной. Энергия перемещается оттуда, где её много, туда, где её мало. Вектор Умова-Пойнтинга в любом случае направлен от источника вдоль линии в нагрузку.
Большинство случаев тестирования характеристик БАЛУНа совпадают именно с идеально согласованной ситуацией, т.е. когда антенна при помощи БАЛУНа идеально согласована с линией.
Однако, что происходит, если мы подключили к выходу БАЛУНа совсем несогласованную нагрузку, сопротивление которой больше или меньше требуемого.
Вот здесь начинается самое интересное!
Сигнал действительно отражается в кабель. И этот кабель начинает работать как трансформатор на длинных линиях. Подобно тому, как мы описывали четверть-волновый трансформатор в ролике про коаксиал.
Если длина кабеля не превышает половину длины волны, идеально это четверть лямбда, то трансформированный сигнал возвращается к балуну в фазе и проходит на нагрузку.
А если длина кабеля больше половины длины волны и меньше 1 лямбда, тогда возвращается в противофазе, что наоборот ухудшает работу системы в целом.
Другими словами, этот хитрый БАЛУН при несогласованной нагрузке заставляет кабель работать как дополнительный трансформатор на длинных линиях. Если длина кабеля удачно соотносится с длиной волны, то система работает ещё лучше. Но если соотносится не удачно, то заметно хуже.
Вот такой вот нюанс. Кто-нибудь о таком вообще догадывался? Если бы мне явно на это не указали, я бы сам никогда не обратил внимания.
Однако, ради справедливости стоит отметить, что и все остальные БАЛУНы в случае несогласованной нагрузки начинают отражать сигнал обратно в кабель. Но этот случай уникален тем, что сигнал отражается не от большого индуктивного сопротивления, а от короткого замыкания.
Многие радиолюбители обратили внимание на эти короткозамкнутые обмотки и побоялись применять первоначальную схему данного БАЛУНа. Проблема с короткозамкнутыми обмотками реашается просто. Нужно верхнюю и нижнюю пары обмоток намотать на отдельных сердечниках.
Именно такой вариант многие и применяют. Если использовать ферритовые кольца, то их можно располагать в непосредственной близости, а если воздушные дроссели, то лучше на определённом расстоянии друг от друга.
Характеристики этих БАЛУНов на двух сердечниках просто великолепные. Тем не менее, не намного лучше, чем на одном сердечнике. Так что ещё нужно задуматься, оправдывает ли такая малая разница в характеристиках применение второго сердечника.
Какие уроки мы можем из этого вынести:
- Не нужно панически бояться короткого замыкания обмоток БАЛУНа по магнитному потоку. Поглотить сигнал может только сопротивление, равное волновому сопротивлению линии.
- Сигнал отразится обратно в линию от любого БАЛУНа, если к нему подключена несогласованная нагрузка.
- Измерения радиолюбителей показывают, что КСВН и другие характеристики таких БАЛУНов на одном сердечнике и на двух сердечниках хорошие и не сильно отличаются.
- При отражении сигнала в линию последняя может работать как трансформатор сопротивлений, если её длина правильно соотносится с длиной волны. Лучший случай – четверть лямбда
Ставьте лайк, если для Вас, как и для меня, было полезно разобраться, каким образом может работать БАЛУН, у которого по полезному сигналу короткое замыкание на обмотках. Комментируйте.
Кому интересны результаты эксперимента по прошлому ролику, с повторным просмотром, то — ДА! Это сработало. Просмотров стало на 30% больше, чем обычно.
Поэтому хочу снова попросить вас – включите, пожалуйста, повторение и прогоните этот ролик ещё пару раз. Это будет для канала отличный пинок вверх. Всем спасибо, друзья!
Удачи!
