balun - Balun

Başlığın diğer anlamları için bkz Balun (anlam ayrım) .
AC&E 120 Ω bükümlü çift (Krone IDC ) - 75  Ω koaksiyel kablo balun transformatörleri. Gerçek uzunluk yaklaşık 3  cm'dir.
Bir kısmı bir dizi üzerinde
Antenler
Maszt radiowy ve Konstantynowie.jpg
Ortak türler
Bileşenler
Sistemler
Güvenlik ve düzenleme
Radyasyon kaynakları / bölgeleri
özellikleri
teknikler

Bir transformatör / b æ l ʌ n / ( "dengesiz için dengeli", orijinal olarak, ama şimdi "tarihli adlı birimi dengeleme ") bir elektrikli cihaz olduğu bir arasında dönüştürür dengeli sinyal ve dengesiz sinyali . Bir balun birçok biçim alabilir ve empedansları da dönüştüren ancak buna ihtiyaç duymayan cihazları içerebilir . Transformatör balunları, farklı empedanslı hatları bağlamak için de kullanılabilir. Bazen, transformatör balunları durumunda, manyetik kuplaj kullanırlar, ancak buna gerek yoktur. Ortak mod bobinleri ayrıca balun olarak kullanılır ve ortak mod sinyallerini yok saymak yerine ortadan kaldırarak çalışır.

balun türleri

Klasik trafo tipi

İzolasyon transformatörü

Klasik transformatörlerde, transformatörün çekirdeğinin etrafında elektriksel olarak ayrı iki tel bobin sargısı vardır . Transformatör tipinin diğer balata türlerine göre avantajı, giriş ve çıkış için elektriksel olarak ayrı sargıların, bu balunların, toprak seviyesindeki voltajları toprak döngülerine tabi olan veya başka bir şekilde elektriksel olarak uyumsuz olan devreleri bağlamasına izin vermesidir ; bu nedenle genellikle izolasyon transformatörleri olarak adlandırılırlar .

Bu tip bazen voltaj balun olarak adlandırılır . Birincil bobin giriş sinyalini ve alan ikinci dönüştürülmüş sinyali üzerinden sargı koyar. Sarıldıkları çekirdek ya boş (hava çekirdeği) ya da porselen destek gibi manyetik olarak nötr bir malzeme olabilir ya da modern yüksek frekanslı (HF) balunlarda ferrit gibi iyi bir manyetik iletken olan bir malzeme olabilir. veya telgrafın ilk günlerinde olduğu gibi yumuşak demir .

Birincil bobindeki elektrik sinyali, transformatörün çekirdeğinde bir manyetik alana dönüştürülür. Primerden geçen elektrik akımı tersine döndüğünde, kurulu manyetik alanın çökmesine neden olur. Çöken manyetik alan daha sonra ikincil sargıda bir elektrik alanı indükler.

Her sargıdaki ilmeklerin oranı ve bobinlerin manyetik kuplajının verimliliği, elektrik potansiyelinin ( voltaj ) elektrik akımına oranını ve çıkışın toplam gücünü belirler. İdealize edilmiş transformatörler için, voltajın akıma oranı, sargı oranının karesiyle tam orantılı olarak değişse de, güç ( watt olarak ölçülen ) aynı kalır. Gerçek transformatörlerde, transformatörün metalik çekirdeğinin ısınmasıyla içeride bir miktar enerji kaybolur ve iki bobin arasındaki kusurlu manyetik bağlantı nedeniyle dış ortama kaybolur.

ototransformatör tipi

Bir ferrit çubuk üzerinde tek bir sargı üzerinde üç musluk kullanan 4:1 ototransformatör balununun devre şeması .

Genellikle bir balun iki telden (birincil ve ikincil) ve bir toroid çekirdekten oluşur: birincil teldeki akım, çekirdekte bir manyetik alan oluşturur ve bu da ikincil telde bir elektrik alanı indükler. Bir ototransformatör balununun yalnızca bir bobini vardır veya elektrik bağlantısı olan iki veya daha fazla bobinden yapılmıştır. Bobin tipik olarak bir ferrit çubuk veya halka şeklindeki toroid üzerine sarılır . Birincil ve ikincil sargıları çapraz bağlayarak sıradan bir transformatörden bir ototransformatör de yapılabilir. Ototransformatör sargıları ile yapılan balunlara ayrıca voltaj balunları denir , çünkü bunlar dengeli çıkış voltajı üretir, ancak mutlaka dengeli akım değildir.

Ferrit toroid üzerine sarılmış aynı tasarıma sahip 4:1 balun hayal edin. Siyah ve kırmızı sargı tellerinin dişli konektörde birleştiğine dikkat edin.

Tüm ototransformatörlerde, tek sargının , sargının iki ucu arasında en az bir ekstra elektrik bağlantısına - kademe veya kademe noktası adı verilen - sahip olması gerekir . Baluna bir çift bağlantı yoluyla gönderilen akım, sanki bir birincil bobinmiş gibi davranır ve tüm çekirdeği mıknatıslar. Bobinin giriş bölümündeki elektrik akımı değiştiğinde, indüklenen manyetik alan çöker ve çekirdekteki manyetik alanın çökmesi tüm bobinde bir elektrik akımı indükler. Bobinin giriş bağlantılarından farklı kısımlarına yapılan elektrik bağlantıları, çıkışın dokunduğu bobinin uzunluğuna bağlı olarak daha yüksek veya daha düşük voltajlara sahiptir.

İki sargılı bir transformatör balununda olduğu gibi, gerilimin akıma oranı, iki giriş teli arasındaki sargı sayısının karesinin iki çıkış teli arasındaki sargı sayısına bölünmesiyle orantılı olarak değişir.

Transformatör tipi balunlardan farklı olarak, bir ototransformatör balun, DC akımının her terminalden toprağa ulaşması için bir yol sağlar. Dış mekan antenleri statik elektrik yükü oluşturmaya eğilimli olduğundan , statiğin bir ototransformatör balunundan toprağa akma yolu belirgin bir avantaj olabilir.

İletim hattı trafosu tipi

İletim hattı veya jikle balunları, iletim hattı transformatörlerinin basit biçimleri olarak düşünülebilir . Bu tip, çıkışının her iki tarafında eşit akım sağladığından, ancak mutlaka eşit voltaj olmadığından , bazen akım balunu olarak adlandırılır . Bunlara normalde ununs denir, çünkü bunlar dengesizden dengesize veya un-un'a giderler. Balunlar, dengesiz veya bal-un ile dengelenir.

Bir toroidal çekirdek ve koaksiyel kablo kullanarak ev yapımı 1: 1 balun . Bu basit RF bobini , sinyallerin örgünün dışından geçmesini önleyerek bir balun görevi görür. Böyle bir cihaz, bir örgü kesici görevi görerek televizyon parazitini iyileştirmek için kullanılabilir .

Transformatör tipi (manyetik kuplaj) iletim hattı tipi (elektro-manyetik kuplaj) ile birleştirildiğinde daha incelikli bir tip ortaya çıkar. Sargılar için, sinyali radyodan antene taşıyan en tipik olarak aynı tür iletim hattı telleri kullanılır, ancak bu balunlar herhangi bir tür tel kullanılarak yapılabilir. Ortaya çıkan cihazlar çok geniş bant çalışmasına sahiptir. İletim hattı transformatörleri genellikle toroidal halkalarda veya iki delikli, binoküler şekillerde küçük ferrit çekirdekler kullanır. Yemek tabağı büyüklüğünde bir çapa sarılmış 10 tur koaksiyel kablo kadar basit bir şey , yaklaşık 10 MHz'den 30 MHz'e kadar olan frekanslar için etkili bir jikle dengesi sağlar. Manyetik malzeme hava olabilir, ancak bir iletim hattı transformatörüdür.

Guanella iletim hattı transformatörü ( Guanella 1944 ), empedans uyumlama transformatörü olarak işlev görmesi için genellikle bir balun ile birleştirilir . Bu tip 1:4'lük bir transformatör, dengelemeyi bir kenara bırakırsak, paralel olarak iki 150 Ω kabloya bölünmüş 75 Ω'luk bir iletim hattından oluşur ve bunlar daha sonra 300 Ω için seri olarak birleştirilir. Balun ferrit çekirdeği etrafında özel bir kablolama olarak uygulanır.

Gecikme hattı tipi

Geniş bir balun sınıfı, belirgin bir "transformatör" parçası olmayan, belirli uzunluklarda bağlı iletim hatları kullanır. Bunlar genellikle, ilgili uzunlukların iletim hattı ortamında amaçlanan frekansın çeyrek dalga boyunun birkaç katı olduğu (dar) frekans aralıkları için yapılır. Yaygın bir uygulama, dengeli bir antene koaksiyel bir bağlantı yapmaktır ve tasarımlar, koaksiyel döngüler ve çeşitli şekilde bağlanmış "saplamalar" içeren birçok tip içerir.

Balun yapmanın kolay bir yolu, yarım dalga boyu (λ/2) uzunluğunda bir koaksiyel kablodur . Kablonun iç çekirdeği, her bir uçta bir besleyici veya dipol için dengeli bağlantılardan birine bağlanmıştır. Bu terminallerden biri, koaksiyel besleyicinin iç çekirdeğine bağlanmalıdır. Üç örgünün tümü bağlanmalıdır. Bu daha sonra sadece bir frekansta çalışan 4:1 bir balun oluşturur.

Diğer bir dar bant tasarımı, λ/4 uzunluğunda metal boru kullanmaktır. Koaksiyel kablo borunun içine yerleştirilir; bir uçta örgü boruya bağlanırken diğer uçta boruya bağlantı yapılmaz. Bu balun dengeli ucu, boruya bağlantı yapılmayan uçtadır. λ/4 iletkeni, örgüye kısa devredeki sıfır empedansı açık uçta sonsuz empedansa dönüştüren bir transformatör görevi görür. Borunun açık ucundaki bu sonsuz empedans, akımın iç koaks kalkanın ve borunun dışı tarafından oluşturulan dış koaksiye akmasını engelleyerek akımı iç koaks içinde kalmaya zorlar. Bu balun tasarımı, ihtiyaç duyulacak uzun boru uzunluğundan dolayı düşük frekanslar için iyi değildir. Böyle bir balun yapmanın kolay bir yolu, koaksiyelin dışını iletken boya ile boyamak, daha sonra bu boyayı, uçtan 1/4 dalga dış yalıtımdaki bir kırılma yoluyla örgüye bağlamaktır. Her iki form (boru veya boya) için uzunluk, dış iletim hattının hız faktörüne bağlıdır.

kendi kendine rezonans

Balunlar manyetik cihazlar olarak tasarlanmasına rağmen - bir balundaki her sargı bir indüktördür - gerçek malzemelerden yapılmış tüm transformatörler ayrıca birincil ve ikincil sargılar arasında ve ayrıca herhangi bir tek sargıdaki bireysel döngüler arasında küçük bir kapasitansa sahiptir ve bu da istenmeyen kendiliğinden oluşur. kapasitans .

Kapasitans ve endüktans elektrik bağlantısı bir frekansa potansiyel reaktans öz bir endüktans ve öz kapasitans Balun olarak eşit ve zıt: rezonans . Herhangi bir tasarıma sahip bir balun, rezonansında veya üzerindeki frekanslarda zayıf çalışır ve balunlar için bazı tasarım hususları, rezonans frekansını mümkün olduğu kadar çalışma frekansının üzerinde yapmak amacına yöneliktir.

Balun alternatifleri

Balun yerine bir RF bobini kullanılabilir. Dengeli bir antenin besleme noktasına yakın bir yerde koaksiyel kablo kullanılarak bir bobin yapılırsa, koaksiyel kablonun dış yüzeyinde akan RF akımı zayıflatılabilir. Bunu yapmanın bir yolu, kabloyu bir ferrit toroidin içinden geçirmektir. Nihai sonuç, 1:1 mevcut balun (veya Guanella tipi balun) ile tamamen aynıdır. ( Saman 2005 , 25-26)

Uygulamalar

Bir balun'un işlevi genellikle sistemler arasında uyumluluk sağlamaktır ve bu nedenle modern iletişimde, özellikle cep telefonu ve veri iletim ağlarını mümkün kılmak için frekans dönüştürme karıştırıcılarının gerçekleştirilmesinde kapsamlı uygulama bulur. Ayrıca, koaksiyel kablodan (BNC konektör, 1.0/2.3 konektör, 1.6/5.6 konektör, Tip 43 konektörler) bir E1 taşıyıcı sinyalini UTP CAT-5 kablosuna veya IDC konektörüne dönüştürmek için kullanılırlar.

Radyo ve televizyon

Anten fişine yerleşik 75 ila 300 Ω balun.

In televizyon , amatör radyo ve diğer anten kurulumları ve bağlantılar, Baluns empedansları arasında dönüştürmek ve feedlines ve antenlerin simetri.

Örneğin, 300-Ω çift ​​uçlu veya 450-Ω merdiven hattının (dengeli) 75-Ω koaksiyel kabloya (dengesiz) dönüştürülmesi veya dengeli bir antenin dengesiz koaksiyel kabloya doğrudan bağlanması. Besleme hattı radyasyonundan kaçınmak için, balunlar tipik olarak , koaksiyel kablonun bir anten ve yayılan güç olarak hareket etmesini önlemek için anten besleme noktasına takılan bir ortak mod bobini biçimi olarak kullanılır . Bu, tipik olarak, dengeli bir anten (örneğin, bir dipol ) koaksiyel ile beslendiğinde gereklidir ; Bir balun olmadan, koaksiyelin kalkanı dipolün bir tarafı ile birleşebilir, ortak mod akımını indükleyebilir ve antenin bir parçası haline gelebilir ve istemeden yayılabilir.

Anten iletimi söz konusu olduğunda, toroid çekirdeğinin seçimi çok önemlidir. Temel kural şudur: ne kadar fazla güç, çekirdek o kadar büyük.

Olarak ölçme bir koaksiyal kablo ile dengeli bir anten empedansı ya da radyasyon modeli, kablo ve anten beslemesi arasındaki bir transformatörden yerleştirilmesi önemlidir. Aksi takdirde kablo üzerinde akabilecek dengesiz akımlar, ölçülen anten empedansını besleme kablosunun konfigürasyonuna duyarlı hale getirecek ve küçük antenlerin radyasyon modeli, kablodan yayılan radyasyonla bozulabilir.

Balunlar radarlarda , vericilerde, uydularda, her telefon ağında ve muhtemelen evlerde kullanılan çoğu kablosuz ağ modeminde/yönlendiricisinde bulunur. Düşük voltajlı bileşenlerden yüksek voltajlı amplifikatörler oluşturmak için transpedans amplifikatörleri ile birleştirilebilir .

Video

Temel bant video , birkaç megahertz'e kadar olan frekansları kullanır . Koaksiyel kablo kullanmak yerine video sinyallerini bükümlü çift kablolara bağlamak için bir balun kullanılabilir . Birçok güvenlik kamerasının artık hem dengeli korumasız bükümlü çift (UTP) çıkışı hem de dahili bir balun aracılığıyla dengesiz koaksiyel çıkışı vardır. 100 Ω dengeliden 75 Ω dengesize dönüştürmek için video kaydedici ucunda bir balun da kullanılır . Bu tip bir balun, iki vidalı terminale sahip bir BNC konektörüne sahiptir . VGA/DVI balunları, VGA/DVI kaynaklarını (dizüstü bilgisayar, DVD, vb.) VGA/DVI görüntüleme cihazlarına uzun CAT-5/CAT-6 kablosu üzerinden bağlamak için kullanılan elektronik devreli balunlardır. 130 m'nin (400 ft) üzerindeki koşular, zayıflama ve her sinyalin varış zamanındaki değişiklikler nedeniyle kaliteyi kaybedebilir. 130 m'den (400 ft) uzun mesafeler için bir eğrilik kontrolü ve özel düşük eğrilikli veya eğriliksiz kablo kullanılır.

Ses

Üç ses transformatörü ; ikisi balun.

Olarak ses uygulamaları, Baluns arasında dönüştürme yüksek empedanslı dengesiz ve düşük empedans dengeli hatları . Başka bir uygulama, cihazların ayrıştırılmasıdır (toprak döngülerinden kaçınma).

Ses sistemlerinde balunların üçüncü bir uygulaması, ekipmana dengeli şebeke gücü sağlanmasıdır. Dengeli şebeke gücünün parazit özelliğinin ortak mod reddi, duvar prizinden gelen çok çeşitli gürültüyü ortadan kaldırır, örn. klima/fırın/buzdolabı motorlarından şebeke kaynaklı parazit, floresan aydınlatma ve dimmer anahtarları tarafından üretilen anahtarlama gürültüsü, dijital kişisel bilgisayarlardan gelen gürültü ve anten görevi gören güç hatları/kabloları tarafından alınan radyo frekansı sinyalleri. Bu gürültü, güç kaynakları aracılığıyla ses/video sistemine sızar ve tüm sistemin gürültü tabanını yükseltir.

Bağlantılar dışında, görüntüdeki üç cihaz elektriksel olarak aynıdır, ancak yalnızca en soldaki ikisi balun olarak kullanılabilir. Soldaki cihaz normalde gitar gibi yüksek empedanslı bir kaynağı, pasif bir DI birimi olarak hizmet veren dengeli bir mikrofon girişine bağlamak için kullanılır . Ortadaki, mikrofon gibi düşük empedanslı dengeli bir kaynağı bir gitar amplifikatörüne bağlamak içindir . Sağdaki, yalnızca empedans eşleşmesi sağladığı için bir balun değildir.

Diğer uygulamalar

  • Gelen elektrik hattı iletişimi , Baluns bir elektrik hattı üzerine sinyallerin birleştirilmesi kullanılır.
  • Elektronik iletişimde, balunlar Twinax kablolarını Cat 5 kablolarına ve geri dönüştürür.

Ayrıca bakınız

Referanslar

alıntılar

Genel referanslar