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Balun

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                                                                                                                        Wels, am 2012-06-20


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http://de.wikipedia.org/wiki/Balun

Balun

Ein Balun (englisch balanced-unbalanced) ist in der Elektrotechnik und Hochfrequenztechnik ein Bauteil zur Wandlung zwischen einem symmetrischen Signal und einem asymmetrischen Signal. Vor allem in der Hochfrequenztechnik wird auch die Bezeichnung Symmetrierglied verwendet. Baluns arbeiten in beide Richtungen, daher gibt es den Begriff „Asymmetrierglied“ nicht.
http://de.wikipedia.org/wiki/Balun

Balun mit Spartransformator
Bei Frequenzen bis zu einigen 100 MHz verwendet man meistens eine Anordnung aus einer Spule mit Mittelanzapfung,
Symmetrierglied 60 Ohm / 240 Ohm für den Frequenzbereich 50…250 MHz mit Ferrit-Doppellochkern, Breite etwa 15 mm

Man findet vielfach die Meinung vertreten, daß die Anpassung nicht so kritisch sei, weil eine Fehlanpassung von 1 : 4 (z. B. 60 an 240 Ohm) nur 37% Energieverlust verursache. Das gilt
allenfalls für UKW-Hörempfang mit ausreichenden Feldstärken, d. h. bei trotz Fehlanpassung ausgesteuertem Begrenzer.
Beim
Fernsehen oder wenn es in schlecht versorgten Gebieten darauf ankommt, alles an Nutzspannung aus der Antenne herauszuholen, was sie aufzunehmen in der Lage ist, kann man gar
nicht sorgfältig genug anpassen,

Balun-Schaltungen mit Verzögerungsleitungen

Balun mit lambda/2-Umwegleitung   symetriert und transformiert 1 :4  240 : 60 Ohm


In der Hochfrequenztechnik setzt man zur Energieübertragung meistens unsymmetrische Koaxialkabel (Wellenimpedanz 50, 60 oder 75 Ω) ein, weil diese weder Energie abstrahlen noch aufnehmen und deshalb keine Störungen verursachen. Antennen sind jedoch oft symmetrische Dipole, deren Eigenschaften durch unsymmetrischen Anschluss verschlechtert werden (Fehlanpassung). Ein Balun ist daher oft Bestandteil von Antennenanlagen bei Kurzwelle, UKW und UHF. Bei offenen λ/2-Dipolantennen ist die Impedanz nahe 75 Ω; beim Anschluss an Koaxialkabel mit 75 Ω Wellenimpedanz ist keine Impedanztransformation nötig und es können Baluns verwendet werden, die nach dem Prinzip der Mantelwellensperre arbeiten. Hingegen ist bei Faltdipolen, wie sie beispielsweise in Yagi-Antennen verwendet werden, die Impedanz ca. 300 Ω; für koaxiale Antennenkabel mit 75 Ω Wellenimpedanz ist eine 4:1-Impedanztransformation notwendig (Balun mit Spartrafo oder λ/2-Umwegleitung).

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Balun mit Antennenkabel:
Baluns aus Antennenkabel sind wirklich sehr einfach zu bauen. Der Nachteil ist, daß sie nur auf einer Frequenz funktionieren, bzw. Vielfache.
Im Bild sieht man einen Balun 1:4, sehr gut geeignet um einen Faltdipol anzuschließen. Das Geheimnis ist die Leitung Lambda/2. Diese bewirkt eine Phasenverschiebung von 180°. Hat man auf der linken Seite "+", erscheint auf der rechten Seite "-" und umgekehrt.
Warum transformiert der Balun 1:4?
Das ist ganz einfach zu erklären. Die Leistung bleibt konstant. Wenn man die Spannung verdoppelt, muß sich zwangsläufig der Strom halbieren.
P = U x I = 2U x 0,5I
Gemäß dem Ohmschen Gesetz U = R x I ergibt doppelte Spannung bei halbem Strom den vierfachen Widerstand.
So, im Bild sieht man zwei Rollen Antennenkabel an einem einfachen Dipol mit in diesem Fall 50 Ohm. Auf die ursprünglichen 50 Ohm kommt man mit zusätzlichem Transformieren. Das schwarze Kabel ist RG58 mit 50 Ohm. Zwei Kabel 50 Ohm parallel ergeben 25 Ohm. Das Kabel ist genau Lambda/4 lang, Transformation Lambda/4. Es wird von 50 Ohm auf 12,5 Ohm asymmetrisch heruntertransformiert. Anschließend macht der Balun 1:4 wieder 50 Ohm symmetrisch daraus, fertig ist der Balun 1:1.

Kurz zur Längenberechnung der Kabel:
Lambda = 300/f (f in MHz)

Beispiel für 21,15 MHz:
Lambda = 14,2 m
Nun muß noch der Verkürzungsfaktor vom Kabel berücksichtigt werden, 0,66 bei RG58, RG213 und auch RG59 (75 Ohm).
Leitung Lambda/4 = 2,34 m
Leitung Lambda/2 = 4,68 m

Bei der Leitung Lambda/2 zum Symmetrieren ist es übrigens egal, welche Impedanz das Kabel hat. Im Bild sieht man weißes Kabel, es ist RG59 mit 75 Ohm, kostet etwas weniger als RG58.

Im Beispiel habe ich asymmetrisch von 50 Ohm auf 12,5 Ohm mit RG58 transformiert. Nimmt man für Lambda/4 statt RG58 das RG59 mit 75 Ohm, landet man bei 112 Ohm auf der symmetrischen Seite. Damit kann man prima Ganzwellenschleifen wie Quad oder Delta-Loop ansaften!

Kleine Schlußbemerkung:
Bei einer Monobandantenne bevorzuge ich die Anpassung/Symmetrierung mit Antennenkabel. Die Verhältnisse sind sauber, es herrscht wirklich Zwangssymmetrierung. Außerdem gibt es keine Probleme mit QRO, wenn man nicht wirklich ungeeignetes Antennenkabel nimmt.
Baluns auf Leitungskopplerbasis sind recht breitbandig, haben aber meist etwas Blindanteil. Normalerweise stört es nicht, besonders dann, wenn man mit einem Antennentuner nachstimmt. Ich sage es nochmals, der vorgeschlagene Ringkernbalun ist kein idealer Transformator sondern ein Leitungskoppler. Der soll schon bei annähernd 50 Ohm eingesetzt werden. Man kann zwar alles irgendwie matchen, macht aber nicht immer Sinn.
Mit einer Symmetrierung Lambda/2 kann man sich aber gerade bei einer resonanten Monobandantenne den Antennentuner sparen.

http://www.dl2jas.com/selbstbau/kabelbalun/kabelbalun.html



http://pisica.de/software/pics/amateurfunk/Yagi-Antenne_50-1300MHz.png


http://pisica.de/software/amateurfunk.php


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Impressum: Fritz Prenninger, Haidestr. 11A, A-4600 Wels, Ober-Österreich, mailto:schaltungen@schaltungen.at
ENDE



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