Schlagwort: Messergebnisse Balun

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Mythos 1:49 Balun

Der selbstgebaute 1:49 Balun brachte nur schlechte bis ungenügende Ergebnisse. Meine Erfahrungen beschreibe ich in diesem Artikel.

1:49 Baluns funktionieren mit erheblich schlechterem Wirkungsgrad als man es von den 1:4 oder 1:9 Balun´s gewohnt ist. Immer wieder mal habe ich versucht einen funktionierenden 1:49 Balun zu bauen. Experimentiert wurde an unterschiedlichen Kernmaterialien, Wicklungsverhältnissen, Baugrößen…keines führte zum Erfolg. Was ich gemessen habe wird hier an einem FT114-43 Balun dokumentiert.

Eigene Erfahrungen über den Bau von 1:49 Baluns und Diskussionen anderer OM`s die ihre Antennenprobleme mit 1:49 Balun´s lösen wollten bewogen mich dazu diesen Beitrag zu verfassen. Alle Aussagen hier werden nur Aufgrund eigener Erfahrungen gemacht und sind mit Sicherheit nicht vollständig. Sie sollen aber dazu beitragen mit Missverständnissen auf zu hören und eventuell eine Diskussion anstoßen um selber mal nach zu messen und nicht nur Berichten anderer zu vertrauen. Die grundsätzliche Aussage die ich zu 1:49 Baluns machen kann ist: Diese Balun´s funktionieren nicht! Oder zu mindestens nicht so wie man es Aufgrund von vielen anderen Berichten immer wieder über Jahre in diversen Zeitschriften nachlesen kann. Denn es gibt einen entscheidenden Unterschied zwischen 1:4, 1:9 und diesen 1:49 Balun´s, die Verluste im Kern zu höheren Übertragungs-Verhältnissen steigen überproportional an, so dass letztendlich an der Antenne nur wenige Prozent der eingespeisten Leistung zur Verfügung steht, meine Messungen bestätigen dieses.

Fangen wir mal an, ich werde jetzt ein wenig provozieren. Am VNA funktioniert dieser 1:49 Balun gut. Ein niedriges SWR ist kein Problem. Aber ein rein ohmscher Widerstand macht sogar noch bessere Meß-Ergebnisse. Warum nimmt man also nicht diesen ohmschen Widerstand um sein Antennen-Problem zu lösen. Weil wohl keiner nachmisst! Die Frage ist doch…was kommt eigentlich am anderen Ende raus und nicht nur „wie ist mein SWR“, denn dann kann man das Problem auch mit einem Antennenkoppler lösen. Sicherlich braucht man dafür geeignetes Meß-Equipment was nicht unbedingt jedem zur Verfügung steht. Ein Oszilloskop ist ein geeignetes Meßgerät und das hat fast jeder. Als Signalquelle kann man einen Tongenerator, HF-Generator, Rauschgenerator oder sein eigenes KW Gerät nehmen…alles geht! Und die Interpretation der Meßergebnisse ist einfach!

Wo drum geht es:

1:49 Balun = Spannungsübersetzungsverhältnis prim. zu sek. von 1:7 typ. 2 Wdg. prim. zu 14 Wdg. sek.  bei 50Ω Eingang = 2450Ω am  Ausgang/an der Antenne. In diversen Versuchen wurden aber auch andere Windungsverhältnisse genommen um Unterschiede in der Messung feststellen zu können. Um es vorweg zu nehmen, keines war von „Erfolg“ gekrönt.

1:9 Balun = Spannungsübersetzungsverhältnis prim. zu sek. von 1:3 typ. 3 Wdg. zu 9 Wdg.                 bei 50Ω Eingang = 450Ω an der Antenne

1:4 Balun = Spannungsübersetzungsverhältnis prim. zu sek. von 1:2 typ. 4 Wdg. zu 8 Wdg.                  bei 50Ω Eingang = 200Ω an der Antenne

Die vorgenannten prim. abweichenden Windungszahlen ergeben sich aufgrund unterschiedlicher Kerne, unterschiedliche unterer Grenzfrequenzen und Induktivitäten der Wicklung. Einige meiner gewickelten Balun´s musste ich primär mit wenigsten 5 Wdg. wickeln sonst arbeiteten sie nicht bei 1,8MHz. Umso geringer das Übersetzungsverhältnis ist, umso mehr Windungen müssen aufgebracht werden damit der Balun über den gesamten KW-Bereich zufriedenstellend arbeitet. Man kann einen echten Balun wickeln oder eben einen „Spartrafo“ also einen Unun mit angezapfter gemeinsamer Wicklung für Ein-und Ausgang. Ich bevorzuge immer eine galvanische Trennung und setze das für alle meine Balun´s im Folgenden voraus. Sollte man keine galvanische Trennung benötigen kann man problemlos die Masse-Verbindung von Eingangs-und Ausgangswicklung miteinander möglichst kurz verbinden. In vorangegangenen  Artikeln auf dieser Homepage habe ich festgestellt dass es keinen Vorteil macht nur einen Unun zu wickeln wenn einem ein Balun doch mehr Möglichkeiten bietet. Mantelwellen, Potential-Trennung sind wohl die wichtigsten. Messtechnisch verhalten sich diese fast gleich, das konnte ich nachweisen? Mich störte es immer wieder wenn ich solche „Unun“-Bauanleitungen lass, was hatten sich die OM´s dabei gedacht nur einen Unun zu bauen wobei ein Balun ein kaum größeren Aufwand darstellt, oder wissen sie etwas was ich nicht weiß. Eigene Nachbauten konnten diese Frage nicht klären. Bitte klärt mich mal auf. Habt ihr in der Praxis etwas anderes festgestellt? Um Infos wäre ich sehr dankbar. Dabei reicht mir nicht: „…ich habe mit Amerika gearbeitet“!

Aber jetzt zur Praxis. Was habe ich gebaut? Was habe ich gemessen? Quintessenz!

  1. Versuchsaufbau an einem FT114-43 Kern mit gemeinsamer Masse von prim. und sek. Prim 4 Wdg. Sekundär:                                                                                    1. Anzapfung bei 12 Wdg. Ü = 1:3   2. Anzapfung be 28 Wdg. Ü = 1:7
…FT114-43 mit Anzapfung bei 1:9 mit 470 Ohm Widerstand, der 2400 Ohm Widerstand an der Anzapfung 1:49 hängt in der Luft.

Im nachfolgenden Diagramm sind die erfassten Messwerte dieses Versuchaufbaus zu sehen.

…obere Bildhälfte das Oszillogramm, untere Bildhälfte die zugehörige FFT-Analyse, also der Frequenzgang…die rote Linie ist das eingespeisste Signal vom Generator, die gelbe Linie entspricht dem Ausgangssignal zur Antenne. Schon bei Ü 1:3, hier im Bild, wird nicht das gewünschte Spannungsverhältnis erreicht. Theoretisch sollte der Wert 3 x so hoch wie das Eingangssignal sein!…deutlicher Abfall ab 10 MHz.
…gleicher Kern aber getrennte Masse zwischen primär und sekundär. Unterschiede sind da aber eher gering.
…testweise wurde hier der 470 Ohm-Widerstand an der Antennenseite abgeklemmt…die Spannung scnellt nach oben!
…1:49 Balun mit 2400 mOhm Widerstand, die gemessenen Werte in der folgenden Darstellung.
…1:49 Balun, ansich darf man eine erheblich höhere Spannung an der Antenne (gelbe Linien) erwarten. Aber unterhalb von 10 MHz ist das auch in Ordnung. An den beiden Cursor kann man die Differenz ablesen.
die gleiche Messung ohne 2400 Ohm Abschlusswiderstand. Hier habe ich Mess-Cursor eingeblendet, bei ca. 10 MHz liegt das Ausgangssignal um 16 dBm höher.

2. Versuchsaufbau an einem FT114-43 Kern. Prim 2 Wdg.                     1.Anzapfung bei  6 Wdg.   Ü = 1:3          2.Anzapfung bei 14 Wdg. Ü = 1:7

…die Messwerte von diesem Balun im nächsten Bild.
…Balun 1:49, Ü 1:7 mit 2400 Ohm Abschlusswiderstand…schon recht linearer Frequenzgang. An den beiden Cursern kann man die Differenz ablesen. Der Spannungsgewinn durch den Balun aber enttäuschend.
…Ü 1:3, kaum weniger Ausgangsspannung als die 1:7 Variante!
…Balun 1:9, Ü 1:3 mit 470 Ohm Abschlusswiderstand…, erst ab ca. 13 MHz ist mit einem Antennengewinn zu rechnen.

Versuche mit zusätzlichem Antennenkoppler könnten noch einiges am Wirkungsgrad verändern. Die Arbeit wollte ich mir aber ersparen und würde dann auch für den Leser unüberschaubar. Was ich aber in diesem Zusammenhang getestet habe waren die unteschiedlichsten Kerne. Doppellochkerne des Materials 43 + 61, Multiferritkerne FT50-43, Bierdeckel-Balun (ein anderer Beitrag…siehe Bierdeckel-Balun), unterschiedliche Wickelmethoden mit Windungen ineinander-nebeneinander, aber der Ferritkern/Material 43 (unterschiedliche Baugrößen) brachte unter allen Varianten noch die besten Ergebnisse.

…ein bisschen Heißkleber, ein Bierdeckel, sehr schnell ist eine Idee umgesetzt. Hier diverse Versuchsaufbauten, aber alle nicht erfogreich. Irgendwie funktionieren sie, aber jeder hat seine Eigenarten. Auf eine nähere Beschreibung verzichte ich.

Vielen Dank für deine Aufmerksamkeit!

Jürgen DB7JD