Balk

In de communicatie van de radiofrequentie (RF) is het duidelijk en sterk houden van signalen een topprioriteit.Een apparaat dat een grote rol speelt in dit proces is de Balun.Een balun, die staat voor "in balans naar onevenwichtig", helpt bij het verbinden van twee verschillende soorten systemen - balanced en onevenwichtig - zonder het signaal zwak of luidruchtig te laten worden.Door interferentie te verminderen, zorgen baluns ervoor dat het signaal schoon en effectief blijft terwijl het door verschillende delen van het systeem beweegt.In dit artikel zullen we Baluns van dichtbij bekijken en uitleggen wat ze doen, de verschillende soorten beschikbare typen en hoe ze worden gebruikt in echte situaties.Dit geeft u een beter begrip van waarom ze zo behulpzaam zijn in RF -antennesystemen.

Catalogus

Figuur 1: Balun

Wat is een balun?

Een balun, kort voor "uitgebalanceerd tot onevenwichtig", is een apparaat waarmee signalen tussen twee soorten systemen kunnen bewegen: evenwichtig en onevenwichtig.In een uitgebalanceerd systeem reist het signaal door twee draden met gelijke maar tegengestelde spanningen, waardoor ruis wordt verminderd.In een onevenwichtig systeem draagt ​​een enkele draad het signaal, met de grond als referentie, waardoor het meer vatbaar is voor ruis.

Het taak van de Balun is om signalen tussen deze systemen om te zetten zonder signaalsterkte te verliezen of ruis toe te voegen.Het maakt gebruik van een speciaal ontwerp met draadspoelen rond een magnetische kern om overeen te komen met de elektrische eigenschappen tussen de twee systemen, waardoor soepele signaaloverdracht wordt gezorgd.

Baluns worden vaak gebruikt in communicatie met radiofrequentie (RF), vooral bij antennes.Een evenwichtige dipoolantenne verbindt bijvoorbeeld vaak met een onevenwichtige coaxkabel door een balun om signaalproblemen te voorkomen.Zonder een balun kan het signaal verzwakken of ruis ophalen, waardoor de kwaliteit wordt verminderd.

Baluns helpen ook op andere gebieden zoals uitzendantennes en video -transmissie, waardoor signalen tijdens de conversie duidelijk en sterk blijven.Samenvattend zorgt een balun ervoor dat signalen soepel bewegen en duidelijk blijven bij het overgaan tussen evenwichtige en onevenwichtige systemen.

Waarom zijn baluns nodig?

Figuur 2: Antenne Balun

Baluns zijn belangrijke onderdelen van antennesystemen en doen banen die het systeem helpen beter en efficiënter te werken.

Het stoppen van ongewenste straling of signaalophalen: Wanneer u een gebalanceerde antenne rechtstreeks aansluit op een onevenwichtige coaxkabel, kan het buitenste deel van de coaxkabel per ongeluk signalen verzenden of ophalen.Dit kan leiden tot interferentie tijdens signaalontvangst of ongewenste straling veroorzaken bij het verzenden.Baluns repareren dit door ervoor te zorgen dat de coaxkabel correct werkt, waardoor deze problemen aanzienlijk worden verminderd.

Het stralingspatroon van de antenne behouden: Zonder een balun kan de onbedoelde straling of signaalopname door de coaxkabel het ontworpen stralingspatroon van de antenne verpesten, wat leidt tot slechtere prestaties.Door een balun te gebruiken, blijft het stralingspatroon van de antenne hetzelfde, waardoor de prestaties en de richting van het signaal worden beschermd.

RF -straling in de buurt van de zender verminderen: Soms kunnen RF -signalen van de feeder komen in plaats van de antenne, waardoor interferentie rond de zender wordt veroorzaakt.Dit kan vooral lastig zijn in data -transmissiesystemen, waarbij RF -interferentie verbindingen tussen de zender en andere apparaten kan verpesten.Een balun helpt hierbij door ervoor te zorgen dat de RF -signalen op de juiste manier worden verzonden, waardoor de kans op interferentie wordt verminderd.

Soorten baluns in RF -antennesystemen

Baluns zijn apparaten die worden gebruikt in RF (radiofrequentie) antennesystemen om signalen tussen evenwichtige en onevenwichtige lijnen te veranderen.Er zijn verschillende soorten baluns, elk gemaakt om aan specifieke behoeften in deze systemen te voldoen.Hier is een gedetailleerde blik op de verschillende soorten:

Transformator Balun

Figuur 3: Transformer Balun

Een transformator balun is een veel voorkomend en veel gebruikt type in RF -systemen.Het heeft twee afzonderlijke wikkelingen, of spoelen, gewikkeld rond een ferrietkern.Deze wikkelingen houden de gebalanceerde en onevenwichtige zijden van het systeem van elkaar gescheiden, wat helpt om interferentie te voorkomen en het signaal helder houdt.De manier waarop de transformator balun impedantie aanpast (wat een soort elektrische weerstand is) hangt af van het aantal beurten in de twee wikkelingen.Als de ene wikkeling bijvoorbeeld twee keer zoveel beurten heeft als de andere, kan het een impedantie van 100 ohm aan de gebalanceerde kant overeenkomen tot 50 ohm aan de onevenwichtige kant.Deze functie maakt het nuttig voor het matchen van verschillende impedantieniveaus.

Autotransformer Balun

Figuur 4: Autotransformer Balun

De autotransformer Balun is anders dan de transformator balun omdat hij slechts één wikkeling gebruikt om het signaal te veranderen.Dit ontwerp met één wikkeling maakt een direct stroom (DC) -pad naar de grond voor alle verbindingen mogelijk, wat helpt om statische elektriciteit veilig vrij te maken die op externe antennes kan worden opgebouwd.De autotransformer Balun wordt vaak gebruikt in systemen waar het hebben van een grondverbinding erg belangrijk is voor zowel veiligheid als een juiste functie.Omdat het maar één wikkeling heeft, is deze balun meestal eenvoudiger en kleiner dan transformator baluns, hoewel het misschien niet hetzelfde niveau van scheiding biedt tussen de evenwichtige en onevenwichtige zijden.

RF Choke Balun

Figuur 5: RF Choke Balun

Een RF -choke Balun werkt door de inductie te vergroten (die bestand is tegen veranderingen in stroom) op de buitenste geleider van een coaxkabel.Deze verhoogde inductantie helpt ongewenste RF -signalen te blokkeren van reizen langs de geleider, die interferentie kunnen veroorzaken en de prestaties van het antennesysteem kunnen verminderen.Een veel voorkomende manier om een ​​RF-choke-balun te maken, is door de coaxkabel op het punt te maken op het punt waar deze aansluit op de antenne, waardoor een "feed-line choke" ontstaat.Deze methode is eenvoudig en effectief bij het verbeteren van de prestaties.Een andere methode is om de coaxkabel rond een toroïdale ferrietkern te wikkelen, die de inductie verder verhoogt en een sterke choke biedt.

Stroom versus spanningsbaluns

Figuur 6: Huidige balun

Een huidige balun werkt door ervoor te zorgen dat gelijke stroom door beide zijden van een evenwichtige belasting stroomt.Deze balans voorkomt gewone modusstromen die signaalvervorming en interferentie kunnen veroorzaken.De huidige balun bereikt dit door een ontwerp te gebruiken dat de stroom in elke geleider dwingt om gelijk en tegengesteld te zijn, zoals bij bifilar wikkelingen of coaxkabels die rond een ferrietkern zijn gewond.Deze configuratie minimaliseert niet alleen het potentieel voor straling uit de voederlijn, maar helpt ook bij het handhaven van de integriteit van het verzonden signaal.

Het huidige ontwerp van de Balun maakt het zeer effectief in toepassingen waarbij het primaire doel is om ervoor te zorgen dat de gebalanceerde belasting gelijke en tegengestelde stromen ontvangt, wat nodig is voor het verminderen van interferentie en signaalafbraak.Dit kenmerk maakt de huidige balun bijzonder geschikt voor antennesystemen.

Figuur 7: Voltage Balun

Aan de andere kant is een spanningsbalun ontworpen om ervoor te zorgen dat beide zijden van een gebalanceerde belastingservaring gelijke spanning.De spanningsbalun doet dit door gelijke spanningen op beide zijden van de belasting op te leggen, maar het zorgt er niet voor dat de stromen gelijk zijn.Dit kan problematisch zijn omdat ongelijke stromen kunnen leiden tot gemeenschappelijke modusstromen, die minder wenselijk zijn in RF-toepassingen vanwege het potentieel voor interferentie en signaalverlies.Spanningsbaluns zijn vaak minder effectief in het voorkomen van deze problemen in vergelijking met de huidige baluns, en daarom worden ze minder vaak gebruikt in hoogwaardige antennesystemen.Ze kunnen echter nog steeds een toepassing vinden in situaties waarin spanningsbalans kritischer is dan de huidige balans, hoewel deze scenario's minder frequent zijn in RF -toepassingen.

Hoe dosis een Balun werkt?

Het basisconcept van een balun

Figuur 8: Uitbalanced to Balanced Feeder en gebalanceerd tot onevenwichtige feeder

Een gebalanceerde antenne of feeder heeft twee draden met gelijke stromen maar in tegengestelde richtingen, terwijl een onevenwichtige coaxkabel één draad heeft met een geaard schild.Om deze twee systemen te verbinden zonder problemen te veroorzaken, houdt een balun ze gescheiden.

Deze scheiding wordt gedaan door een transformator, een hoofddeel in de balun.De transformator heeft twee sets spoelen, een verbonden met het gebalanceerde systeem en de andere op het onevenwichtige systeem.De spoelen zijn ontworpen om te voorkomen dat de aarding van het onevenwichtige systeem het gebalanceerde systeem beïnvloedt.In eenvoudige bewoordingen zorgt de Balun ervoor dat het gebalanceerde systeem onafhankelijk werkt en niet wordt gestoord door de onevenwichtige kabel.

Impedantie -matching en bandbreedte

Figuur 9: Impedantie -matching

Dit diagram laat zien hoe impedantie -matching werkt in een radiocommunicatiesysteem, waardoor het signaal soepel tussen verschillende onderdelen zoals de antenne, banddoorlaatfilter (BPF) en transceiver beweegt.Baluns, die transformatoren zijn, spelen een belangrijke rol bij het aanpassen van de impedantie tussen deze delen.De antenne heeft bijvoorbeeld een impedantie van 400 ohm en de Balun verandert deze in 50 ohm om overeen te komen met de transmissielijn en BPF.De BPF filtert het signaal, waardoor alleen de gewenste frequenties door kunnen gaan.Na het filteren past een andere balun de impedantie aan om overeen te komen met de 200 ohmweerstand van de zendontvanger.

Baluns doen meer dan alleen verschillende systemen verbinden;Ze helpen ook bij het matchen van de weerstand van de antenne of feeder op de standaard 50 ohm van de coaxkabel.Matching is belangrijk omdat als de impedantie niet correct wordt uitgelijnd, het signaal terug kan stuiteren, wat verminderde efficiëntie en potentieel signaalverlies veroorzaakt.Baluns zijn ontworpen om de weerstand aan te passen voor een betere signaaloverdracht met minimaal verlies.Ze werken echter alleen goed binnen een bepaald bereik van frequenties, bekend als bandbreedte.Om de balun goed te laten werken, moet de bandbreedte het volledige reeks frequenties bedekken dat de antenne of het systeem gebruikt.Met een bredere bandbreedte kan de balun verschillende frequenties verwerken zonder de prestaties te verliezen, waardoor het systeem efficiënt kan worden uitgevoerd.

Praktische toepassingen en overwegingen van baluns in antennesystemen

Antennesystemen en Balun -gebruik

Figuur 10: Balun voor antennesystemen

Baluns worden vaak gebruikt in antennesystemen, vooral met dipoolantennes.In deze opstellingen wordt de balun geplaatst op het punt waar de antenne verbindt met de coaxkabel.De belangrijkste taak van de Balun hier is om de gebalanceerde delen van de dipoolantenne te koppelen aan de onevenwichtige coaxkabel.Deze verbinding is nodig omdat dipoolantennes van nature gelijke en tegengestelde stromen aan elke kant hebben, terwijl coaxiale kabels alleen stroom op de binnendraad dragen.De Balun zorgt ervoor dat deze twee verschillende systemen goed samenwerken, waardoor het signaal wordt doorgegeven zonder problemen.

Zonder een balun kan het rechtstreeks aansluiten van de antenne met de kabel problemen veroorzaken zoals signaalreflectie, interferentie en verminderde efficiëntie.De balun helpt deze problemen te voorkomen door de elektrische overeenkomst tussen de antenne en de kabel te behouden, waardoor het signaalverlies wordt verminderd en het antennesysteem goed kan werken.

Montage- en weerbescherming voor buitenbaluns

Figuur 11: Weerbestendig Balun voor outdoor -antennesystemen

Bij het gebruik van baluns in outdoor -antennesystemen moeten ze worden gebouwd om moeilijke weersomstandigheden aan te kunnen.Zon, regen, hitte en kou kunnen beïnvloeden hoe goed een balun werkt als deze niet goed wordt beschermd.Om de Balun goed te laten werken, moet het correct worden verzegeld om te voorkomen dat water naar binnen komt.Water in een balun kan kortsluiting veroorzaken of veranderen hoe het werkt, wat leidt tot signaalverlies of zelfs het antennesysteem stopt met werken.

Ook moet de manier waarop de balun is bevestigd functies bevatten die de spanning verlichten.Stamverlichting is belangrijk omdat het fysieke stress op de verbindingen van de Balu voorkomt, die anders in de loop van de tijd kunnen verslijten en tot falen kunnen leiden.Bij sterke winden kan het antennesysteem bijvoorbeeld bewegen, waardoor stress op de balun wordt gelegd.Een goed ontworpen spanningsverlichting zal de verbindingen beschermen, waardoor de Balun veilig gehecht blijft en zelfs in deze omstandigheden goed werkt.

Conclusie

Baluns zijn nuttige delen van RF -antennesystemen die signalen helpen om soepel te bewegen tussen gebalanceerde en onevenwichtige systemen, terwijl ze vrijblijven van geluid en interferentie.Of het nu een transformator Balun, Autotransformer Balun of RF -choke balun is, elk type heeft een specifieke taak die het antennesysteem helpt beter te werken.Weten hoe baluns werken en de juiste gebruiken, kan uw RF -communicatiesysteem efficiënter en betrouwbaarder maken.Zoals we hebben besproken, helpen baluns bij het matchen van verschillende delen van het systeem, stop ongewenste signalen en houd de antenne goed werken.Door de juiste balun te kiezen, kunt u ervoor zorgen dat uw RF -signalen sterk en duidelijk blijven, wat leidt tot betere algehele prestaties.

Veelgestelde vragen [FAQ]

1. Waar moet een balun worden geplaatst?

Een balun moet worden geplaatst waar een gebalanceerde antenne, zoals een dipool, verbinding maakt met een onevenwichtige transmissielijn, zoals een coaxkabel.Deze plek is de beste plek om ervoor te zorgen dat het signaal soepel beweegt en geen ruis of interferentie oppakt.

2. Heb ik een balun nodig voor een dipool?

Ja, je hebt een balun nodig voor een dipoolantenne wanneer deze is verbonden met een onevenwichtige transmissielijn, zoals een coaxkabel.De balun helpt te voorkomen dat het signaal wordt vervormd of het pakken van interferentie, waardoor de dipool goed kan werken.

3. Wat is het meest voorkomende type balun?

Het meest voorkomende type balun is de transformator Balun.Het wordt veel gebruikt in RF -systemen om de verbinding tussen evenwichtige en onevenwichtige delen te koppelen, waardoor het signaal duidelijk blijft.

4. Is een balun gewoon een transformator?

Een balun is niet alleen een transformator, hoewel veel baluns werken zoals transformatoren.Een balun kan ook andere ontwerpen gebruiken, zoals een autotransformer of een RF -choke, om signalen in evenwicht te houden en onevenwichtig te zijn.

5. Wat zijn de verschillende soorten baluns?

De verschillende soorten baluns omvatten transformator baluns, Autotransformer Baluns en RF Choke Baluns.Elk type wordt gemaakt voor specifiek gebruik en heeft verschillende manieren om het signaal in evenwicht te brengen of te ontkoppelen.