Collins coax 1 ÷ 1 balun

Alles over antennes en toebehoren.
Plaats reactie
Bericht
Auteur
Gebruikersavatar
PA0FRI
Berichten: 2377
Lid geworden op: 19 nov 2007, 02:48
Roepletters: PA0FRI
Locatie: Etten-Leur
Contacteer:

Collins coax 1 ÷ 1 balun

#1 Bericht door PA0FRI »

Ik heb nog een nadenkertje voor het weekend. Iemand vroeg mij of het beslist nodig was om de compensatie wikkeling van een Collins coax balun tegengesteld te wikkelen.
Mijn antwoord was: "In oudere handboeken vindt men 1 ÷ 1 baluns gemaakt van 50 Ohm coaxkabel waarbij twee tegengestelde windingen als luchtspoel aan elkaar getaped zijn of het gewikkeld is op één kunststof pijp (fig»). In feite is één winding met coaxkabel al een mantelsmoorspoel of "choke balun", maar er is nog een extra tegengestelde compensatie winding met een draad of met de buitenmantel van een tweede coaxkabel.

Voor velen is niet duidelijk waarvoor de compensatie nodig is.
Dat tegengesteld wikkelen is beslist nodig. Bij een coaxkabel is het de bedoeling dat HF stroom gaat via de centrale geleider en de binnenkant van de afscherming. Je kan niets anders verwachten, toch? Echter onder bepaalde omstandigheden is het mogelijk dat er ook stroom loopt via de buitenkant van de afscherming. Om dat te onderdrukken is er de "compensatie" winding die een stroom in tegenfase toelaat. Aan de uitgang van de balun zijn er dus twee stromen in tegenfase die elkaar (als het goed is) opheffen. Het resultaat is dan stroom via de binnengeleider en via de binnenkant van de afscherming en geen (of zo goed mogelijk onderdrukte) stroom via de buitenkant van de afscherming."

Nu blijkt dat dat ik het anders aansluit dan er op Internet staat. Doe ik het goed en zijn alle anderen fout of is mijn methode verkeerd? Als ik goed zit heeft iedereen het jarenlang van elkaar nageaapt zonder erover an te denken. Voor de zekerheid heb ik mijn Collins balun zojuist getest met mijn antenne en ik kan niets verkeerds vaststellen.

Zo wat is de juiset methode?
Bijlagen
Collins Balun.gif
Collins Balun.gif (5.38 KiB) 5347 keer bekeken
Collins Balun 3.gif
Collins balun 2.jpg
Collins balun 2.jpg (15.49 KiB) 5347 keer bekeken
http://pa0fri.home.xs4all.nl/ met ongeveer 200 praktische onderwerpen voor radiozendamateurs
De eerste stappen zijn theorie en simulatie, maar in de praktijk blijkt pas of het klopt.

Gebruikersavatar
pa0ejh
Berichten: 1889
Lid geworden op: 05 mei 2008, 13:23
Roepletters: PA0EJH
Locatie: Brunssum

Re: Collins coax 1 ÷ 1 balun

#2 Bericht door pa0ejh »

Hallo Frits.

Ik vond deze tekening op Internet, en die is inderdaad anders, de 3e draad ligt aan de Kern van de coax, aan de Antennekant...

Het is in feite jou 3e draad, maar dan anders aangesloten..
CollinsBalun.png
CollinsBalun.png (75.95 KiB) 5285 keer bekeken
Vond ook nog deze op een Ringkern.

De 3e draad is wikkeling b -b , die ligt ook van de 'hete 'kant naar massa.
Balun-1op1.png
73's Egbert PAØEJH. Licensed since 1971.
En meer dan 50 Jaar radio-actief

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2494
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: Collins coax 1 ÷ 1 balun

#3 Bericht door PA3DJS »

@Frits:

Grote kans dat die iemand dezelfde vraag ook aan mij heeft gesteld (Peter). De figuur in de bijdrage van PA0EJH, waarbij de center conductor in het geheel niet gebruikt wordt (dus ook niet aangesloten aan de ongebalanceerde zijde), is de juiste. De twee varianten in jouw eerste plaatje zijn niet goed. De compensatiewikkeling ("derde wikkeling") moet aan de center conductor van de gebalanceerde zijde zitten.

Door die "compensatiewikkeling" is vanuit de gebalanceerde zijde bezien dit type balun zuiver gebalanceerd. Bij een zuivere gebalanceerde belasting en goed geconstrueerde balun, heb je geen common mode stroom in de gebalanceerde zijde. Dit blijft ook het geval als de common mode impedantie van een van de wikkelingen niet meer veel groter is dan de systeemimpedantie.

In figuur 6 (blz 40) van:
http://tetech.nl/divers/balun.pdf
Heb ik hem ook staan, maar dan op basis van twee losse ferrieten.

Daar waar serieus gemeten moet worden, gebruik ik meestal dit type 1:1 balun. Dit is puur vanwege de zeer lage mantelstroom die je in de coax krijgt. Dit type balun kom je ook tegen in VHF/UHF gebalanceerde eindtrappen.

Als je beide wikkelingen strak over elkaar hebt liggen (of om hetzelfde ferriet), geeft dit type balun nagenoeg geen common mode onderdrukking. Als je belasting dus niet goed gebalanceerd is, krijg je een common mode stroom in de coax aan de ongebalanceerde zijde.

Gebruikersavatar
PA0FRI
Berichten: 2377
Lid geworden op: 19 nov 2007, 02:48
Roepletters: PA0FRI
Locatie: Etten-Leur
Contacteer:

Re: Collins coax 1 ÷ 1 balun

#4 Bericht door PA0FRI »

PA3DJS schreef: De figuur in de bijdrage van PA0EJH, waarbij de center conductor in het geheel niet gebruikt wordt (dus ook niet aangesloten aan de ongebalanceerde zijde), is de juiste. De twee varianten in jouw eerste plaatje zijn niet goed. De compensatiewikkeling ("derde wikkeling") moet aan de center conductor van de gebalanceerde zijde zitten.
Allen bedankt; tekeningen overgedaan.
Bijlagen
Collins Balun.gif
http://pa0fri.home.xs4all.nl/ met ongeveer 200 praktische onderwerpen voor radiozendamateurs
De eerste stappen zijn theorie en simulatie, maar in de praktijk blijkt pas of het klopt.

Gebruikersavatar
PA0FRI
Berichten: 2377
Lid geworden op: 19 nov 2007, 02:48
Roepletters: PA0FRI
Locatie: Etten-Leur
Contacteer:

Re: Collins coax 1 ÷ 1 balun

#5 Bericht door PA0FRI »

pa0ejh schreef: Ik vond deze tekening op Internet, en die is inderdaad anders, de 3e draad ligt aan de Kern van de coax, aan de Antennekant...
Volgens mij zijn de getekende baluns op ringkern "gewone" baluns, maar bij een Collins balun is er één tegengestelde wikkeling.
Bijlagen
Balun-1op1.png
Collins Balun 1 ÷ 1.gif
Collins Balun 1 ÷ 1.gif (3.57 KiB) 5012 keer bekeken
http://pa0fri.home.xs4all.nl/ met ongeveer 200 praktische onderwerpen voor radiozendamateurs
De eerste stappen zijn theorie en simulatie, maar in de praktijk blijkt pas of het klopt.

Gebruikersavatar
pa0ejh
Berichten: 1889
Lid geworden op: 05 mei 2008, 13:23
Roepletters: PA0EJH
Locatie: Brunssum

Re: Collins coax 1 ÷ 1 balun

#6 Bericht door pa0ejh »

Hallo Frits.

Volgens mij is dat ook zo....kijkend naar de Ringkern tekening...

Wikkeling a en c gaan vanaf de Coax kant 'rechtsom' gewikkeld naar de Balanced kant...

Wikkeling b gaat van de Coax kant 'linksom' gewikkeld naar de Balanced kant...
73's Egbert PAØEJH. Licensed since 1971.
En meer dan 50 Jaar radio-actief

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2494
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: Collins coax 1 ÷ 1 balun

#7 Bericht door PA3DJS »

@Frits:
In het transformatorschema in "Balun-1op1.png" van 27 feb 2017, 13:13, zit de polariteit van de wikkelingen niet goed.

als je van J2, bb, aa naar J3 gaat, werken de H-velden elkaar tegen. Dus zit er praktisch/theoretisch een kortsluiting voor RF. In plaatje "Collins Balun 1 ÷ 1.gif" zit het wel goed.

In onderstaande figuur heb ik de coaxiale kabelversie en transformator versie even onder elkaar gezet. C en D zijn exact hetzelfde, alleen iets anders getekend. In de C figuur is de balancering beter te zien.
1to1_Perfect_BaLun.jpg
Zowel de coaxiale als transformatorversie heb je in twee uitvoeringen:
- alle drie de wikkelingen op één kern (maakt niet uit met coax of draad). Je hebt dan nagenoeg geen common mode onderdrukking, dus je gebalanceerde belasting moet wel netjes gebalanceerd zijn.

- compensatiewikkeling niet gekoppeld (bijvoorbeeld op andere kern). LF gedrag is wat minder goed, maar je hebt wel enige common mode onderdrukking. Hoeveel, dat is natuurlijk afhankelijk van de impedantie van de compensatiewikkeling, en de common mode impedantie van het voedingscircuit.

De kans op fouten bij het maken van dit soort baluns is niet verwaarloosbaar. Meten voor inzetten is aan te raden!

Gebruikersavatar
PA0FRI
Berichten: 2377
Lid geworden op: 19 nov 2007, 02:48
Roepletters: PA0FRI
Locatie: Etten-Leur
Contacteer:

Re: Collins coax 1 ÷ 1 balun

#8 Bericht door PA0FRI »

PA3DJS schreef:@Frits:
In het transformatorschema in "Balun-1op1.png" van 27 feb 2017, 13:13, zit de polariteit van de wikkelingen niet goed.
In plaatje "Collins Balun 1 ÷ 1.gif" zit het wel goed.
@Wim
Dat weet ik daarom heb ik mijn .gif teking ook "Collins Balun 1 ÷ 1" genoemd en de andere tekening "Balance to Unbalance" gelaten om duidelijk het verschil te tonen.
http://pa0fri.home.xs4all.nl/ met ongeveer 200 praktische onderwerpen voor radiozendamateurs
De eerste stappen zijn theorie en simulatie, maar in de praktijk blijkt pas of het klopt.

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2494
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: Collins coax 1 ÷ 1 balun

#9 Bericht door PA3DJS »

PA0FRI schreef:
PA3DJS schreef:@Frits:
In het transformatorschema in "Balun-1op1.png" van 27 feb 2017, 13:13, zit de polariteit van de wikkelingen niet goed.
In plaatje "Collins Balun 1 ÷ 1.gif" zit het wel goed.
@Wim
Dat weet ik daarom heb ik mijn .gif teking ook "Collins Balun 1 ÷ 1" genoemd en de andere tekening "Balance to Unbalance" gelaten om duidelijk het verschil te tonen.
Dat schept verwarring bij mensen die wat minder bedreven zijn in transmissielijntranformatoren. De "Balance to Unbalance" kun je beter "doet het niet" noemen, of zet er een rood kruis doorheen.

Even terzijde, ik gebruik die dingen vele jaren, maar wist niet dat ze Collins balun genoemd werden.... Ik ken hem als Ruthroff balun, maar wellicht is dat een discussie apart. Uiteindelijk vind ik de naam niet echt belangrijk, als het maar doet wat het doen moet.

Gebruikersavatar
pa0ejh
Berichten: 1889
Lid geworden op: 05 mei 2008, 13:23
Roepletters: PA0EJH
Locatie: Brunssum

Re: Collins coax 1 ÷ 1 balun

#10 Bericht door pa0ejh »

Alleen als de polariteit van de wikkelingen is aangegeven dan kun je het beoordelen, zoals de tekening van Wim.

In zowel de PNG als de Gif afbeelding staat geen polariteit, je zou alleen kunnen aannemen dat........

Daarom kijk ik naar de onderste helft van de PNG, en daar staat de fysieke opbouw, en die klopt wel.

Het begin van wikkeling b zit aan het einde van wikkeling c
73's Egbert PAØEJH. Licensed since 1971.
En meer dan 50 Jaar radio-actief

Gebruikersavatar
PA0FRI
Berichten: 2377
Lid geworden op: 19 nov 2007, 02:48
Roepletters: PA0FRI
Locatie: Etten-Leur
Contacteer:

Re: Collins coax 1 ÷ 1 balun

#11 Bericht door PA0FRI »

PA3DJS schreef:Dat schept verwarring bij mensen die wat minder bedreven zijn in transmissielijntranformatoren. De "Balance to Unbalance" kun je beter "doet het niet" noemen, of zet er een rood kruis doorheen.
Dat laatste gaat met dit forum niet (meer). Ik heb nog twee proeven gedaan. Een balun gemaakt met 25 Ohm coaxkabel en gemeten met een spectrumanalysator. Over een zeer breed bereik was de SWR keurig SWR = 2.
Verder een balun met 50 Ohm kabel en veel ringkernen tussen auto ATU en open lijn antenne geschakeld. Er bijkt inderdaad dat het antennesysteem goed symmetrisch moet zijn, want als dat niet zo is wordt de onbalans geaccentueerd. Overigens was de overdracht van energie in orde.
Bijlagen
Balun 1 ÷ 1.jpg
http://pa0fri.home.xs4all.nl/ met ongeveer 200 praktische onderwerpen voor radiozendamateurs
De eerste stappen zijn theorie en simulatie, maar in de praktijk blijkt pas of het klopt.

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2494
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: Collins coax 1 ÷ 1 balun

#12 Bericht door PA3DJS »

Voor diegenen die van de "ugly" balun bouwstijl houden (balun zonder ferrietmateriaal op bijv PVC pijp), heb ik hem op nog een andere manier getekend. De twee linkerwikkelingen in figuur E zijn dan de coaxiale kabel. De rechterwikkeling is de extra wikkeling om de common mode stroom te "compenseren" zodat er nagenoeg perfecte balans ontstaat.
1to1_Perfect_BaLun.jpg

Plaats reactie