Schlagwort: Balun

Mit einer anderen Wickelmethode ist das Übertragungsverhalten eines Baluns zu verbessern, bisher aber nur eine Idee. Wie man sich einen vielseitigen Balun im Baukastenprinzip selber zusammenstellen kann, möchte ich gerne hier berichten.

Vorangegangen war der Bericht auf der Webseite von „Lima 07“: „Der bessere Unun-Balun“. Hier habe ich eine Wickelmethode beschrieben und messtechnisch erfasst, dass dieser Balun weniger Verluste hat und die Übertragungsbandbreite größer ist, der Frequenzbereich wurde mit dieser anderen Wickelmethode nach oben erheblich erweitert.

Darauf gab es einen weiteren Artikel auf dieser Webseite in dem ich Laufzeiten im Ferritkern messtechnisch erfasst habe: „Hat der Balun Einfluss auf die Eingangsempfindlichkeit Teil II“

Aus diesen vorangegangenen Messungen folgerte ich das es zu Problemen kommt wenn man den Spulendraht beim Bewickeln nicht gleichmäßig über den Kern verteilt, sondern wie bei Baluns mit größerem Übersetzungsverhältnis schon mal gern gemacht wird, die Wicklungen nacheinander auf den Kern aufbringt. Das beste Ergebnis hinsichtlich der Laufzeiten im Kern ist wenn man die Spulen, wir betrachten Primär-und Sekundärwicklung, am besten übereinander oder ineinander aufbringt. Jetzt habe ich messtechnisch erfasst das wenn man z.B. vier parallelgeschaltete Wicklungen (je 7 Wdg.) nacheinander auf den Kern aufbringt (4 Primärwicklungen!) um dann nacheinander 2 Wicklungen bestehend aus 13-14 Wdg. nacheinander zwischen den bereits aufgebrachten 4 Wicklungen verteilt und auch diese beiden Wicklungen wieder parallelschaltet eine besonders gute Kopplung erreicht. Das folgende Bild soll das verdeutlichen:

Es entsteht eine sehr gute Magnetisierung mit wenig Laufzeiten und sehr guter Kopplung zwischen den Spulen. Allerdings hat diese Wickelmethode in der praktischen Anwendung seine Grenzen. Am besten funktioniert das bei einem Balun mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:4. Bei anderen Übersetzungsverhältnissen gibt es aber Schwierigkeiten beim optimalen Verteilen von Primär- und Sekundärkreis. Ich habe diesbezüglich aber keine Versuche unternommen. Mich haben die Versuchsaufbauten mit dem 1:4 Balun schon zeitlich sehr lange beschäftigt. Hier ist also jeder einzelne bei Bedarf mit Ideenreichtum gefragt. Aber ich habe vielleicht eine Lösung für diese Misere gefunden – mit einer anderen Wickelmethode und einem ganz anderen Ansatz. Alles ist bisher nur eine Idee, wird aber in Kürze praktisch getestet. Ich habe da einen „gestackten“ Balun (zusammensteckbar / stapelbar) im Sinn, der je nach Übersetzungsverhältnis zusammengesteckt wird. Es handelt sich immer um das gleiche Bauteil, welches je nach Übertragungsverhältnis immer weiter ineinander gesteckt wird. Die Frage die jeder hat, der vor der Wahl des richtigen Balun steht und sich unsicher ist welches Übertragungsverhältnis für die Langdrahtantenne genau das Richtige ist, könnte damit gelöst werden. Mit der hier im Weiteren beschriebenen Methode sollte man das Problem sehr elegant lösen können. Das nachfolgende Bild soll das verdeutlichen. Je nach Bedarf werden mehrere Baluns ineinander gesteckt.

Ich bin ein bisschen weitergekommen, habe 2 Testplatinen geätzt und mir ein Stecksystem ausgedacht welches auch gut funktioniert.

Auf den Testplatinen ist Platz für 4 Baluns. Je nach Bedarf werden 1-4 Positionen bestückt. Die nicht benötigten Stecker werden mit einer Kurzschlussbrücke überbrückt. Eingang vom Funkgerät kommend ist eine BNC-Buchse, der Ausgang endet auf 2 Flachstecker 6,3 mm wie sie im Automotiv-Bereich Verwendung finden. Im nachfolgenden Bild ist mein Testaufbau zu sehen. Hier wurden 2 Platinen gegeneinander geschaltet um so am Ausgang mit einem 50 Ohm Abschlusswiderstand arbeiten zu können, was dazwischen passiert ist irgendwas von 50 Ohm oder höher. Da aber bei der Messung immer 2 gleich bestückte Platinen gegeinander geschaltet sind sollte sich das bei den Messungen mit unterschiedlichen Übertragungsverhältnissen nicht negativ auswirken. Das habe ich auch schon bei anderen Messungen so gemacht und ist ausreichend genau. Den Abschluss mit irgendwelchen ohmschen Widerständen zu machen ist eher unsicher. Letztendlich bestimmt die angeschlossene Antenne die richtige Funktion und die kann voller Tücken sein. Deshalb auch meine Idee zu den gestackten Übertragern, durch diese sollte eine gute Anpassung gelingen!

Bei Reichelt habe ich mir ein Stecksystem bestellt was meinen Ansprüchen genügt mit dem ich ausreichend flexibel bin: Die Bauteile sind von MOLEX: MOLEX 39281103, MOLEX 39012100 + MOLEX 39000066, kosten zusammen ca. 16 €. Bei dem Bewickeln der Baluns habe ich gespart, was sich als Fehler rausstellte. Ich habe hier ein spartanische Wickelmethode realisiert: Jeder Balun besteht aus einer primär-und einer sekundär Wicklung mit je 7 Windungen. Die Wicklungen sind eng aneinander liegend auf engstem Raum auf einen FT114-43 Kern gewickelt. Ich erhoffte dadurch eine besonders gute Kopplung zwischen primär-und sekundär Kreis zu bekommen. Das ist aber nur zum Teil so. Erste Messungen haben ergeben das der gestackte Balun sehr gut funktioniert, der Balun ist aber nicht sehr breitbandig. Ich hätte die Wicklungen gleichmäßig über den Kern verteilen müssen bzw. meine Spezialwickelmethode anwenden sollen, wie in einem anderen Artikel beschrieben. Ich versuche das noch zu korrigieren, es werden noch weitere Experimente folgen. Das Bewickeln der Baluns mit 1,0 mm Draht hat keine 2 Stunden gedauert, danach taten mir aber die Finger weh, ein dünnerer Draht wäre für dieses Experiment sinnvoller gewesen…hatte ich aber nicht. Beim Nachbauen mit dem Steckersysetem von MOLEX sind einige Sachen zu beachten, die bestellten Hülsen von MOLEX sind an sich zum Verpressen gedacht wurden aber von mir nur angelötet. Das ist überhaupt kein Problem. Man muss aber die Hülsen in der richtigen Position anlöten weil sie sich nur in einer Richtung in den Stecker einführen lassen, einmal drin ist vorbei. Ohne passendes Ausdrückwerkzeug bekommt man die Dinger nicht mehr raus. Die nachfolgenden Bilder sollen das Problem verdeutlichen.

Die Messungen werde ich später nachlegen. Meine Erwartungen an dieser Art von Balun haben sich aber erfüllt und ich glaube/hoffe das noch großes Potential für Verbesserungen vorhanden ist…eine davon ist die Wickelmethode anpassen! Soviel hat sich aber bei den ersten einfachen Messungen mit dem Oszilloskop zwischen 10 MHz und 25 MHz gezeigt: ein fast linearer Frequenzgang mit fast keinen Verlusten und das bei einem Messaufbau von 2 in Reihe geschalteten Systemen. Unter 10 MHz und über 25 MHz nehmen die Verluste allerdings zu und sind als Pegelverlust im Oszillogramm direkt festzustellen.

1 Tag später…die Messungen liegen vor. Allerdings war ich mit der bewicklung der Kerne nicht ganz einverstanden…der nutzbare Frequenzbereich liess zu wünschen übrig. Also früh aufgestanden und alle 8 Kerne neu bewickelt. Jetzt wurden auf dem FT114-43 Kern 10 Windungen primaär und 10 Windungen sekundär aufgebracht. Wie sich bei den folgenden Messungen aber zeigte bin ich mal wieder über das Ziel hinausgeschossen. Der Frequenzbereich geht jetzt deutlich unter 500 kHz und bis über 40 Mhz. Mit 8 Windungen sollte dann der komplette Bereich auch bis 50 MHz funktionieren…aber das muss jetzt reichen, mir tuen die Finger weh vom Bewickeln. Und was sich noch herausgestellt hat ist das man eine möglichst gleichmässige Bewicklung aller Kerne anstreben sollte. Ich hatte bei den Messungen Frequenzeinbrüche und konnte mir keinen richtigen Reim darauf machen. Erst als ich jeden Balun einzeln auf das Übertragungsverhalten durchgemessen hatte war klar das sich ungleich bewickelte Kerne gegenseitig beeinflussen…jetzt aber zum Messaufbau:

Ergebnis: Dieser Balun funktioniert. Wie er sich in der Praxis bewährt muss sich aber erst noch zeigen. Alle Messungen sind nach bestem Gewissen und vorhandenem Wissen gemacht worden, Fehler sind deshalb nicht auszuschließen. Vielen Dank für deine Aufmerksamkeit.