Balun 1:2 pro QUAD KV anténu

 Asi po 2 letech jsem se dostal k Pavlovi OK1PVT. Chtěl změřit anténu - delta loop co má na KV.  Návštěvu jsem spojil s kolaudací kuchyně.  Mimochodem perfektní! Teda kuchyně, anténa ne... Anténa vlastně je taky skoro perfektní. Na 7,14,21 a i na desetimetru je swr přímo parádní:

7,146MHz  - SWR 1,3

10,3MHz    - SWR 2,0

14,18MHz  - SWR 1,4

18,0MHz    - SWR 2,0

21,3MHz    - SWR 1,1

28,36MHz  - SWR 1,2

Bohužel asi nejvíc používaná 80m je špatná - nejlepší SWR je na 3,64MHz a to SWR 4,7 :-(

Anténa tam rezonuje, je tam vidět "korýtko" , ale impedančně to je špatné a tuner v TRXu už na to nestačí. I kdyby stačil, bude to k ničemu, neboť mezi tunerem a delta loopem je několik metrů koaxu 50ohmů a vznikají tam už veliké ztráty. 

Samozřejmě by bylo nejlepší, kdyby byl tuner přímo u antény a doladění impedance probíhalo u napájení smyčky. Ale to je moc komplikovaný setup. Ideální by tedy bylo, aby ta smyčka měla i s přizpůsovovacím obvodem v celém KV pásmu ideálních 50Ohmů. Ale to je problém, zejména na zmíněných 80m.  Antény bývají nízko nad zemí a impedance je pak mnohem menší , než ideálních 200 Ohmů.  A při 1:4 balunu transformovaných 50Ohmů je pak přizpůsobení špatné. . Na webu  popisuje podobné zkušenosti např. DK5EC  Ve svých měřeních uvádí, že na 80m bandu dosáhnul nejlepšího přizpůsobení připojením smyčky přímo k 50Ohm napaječi. 

Pavel OK1PVT ještě zkusil pro jistotu vyměnit balun, který jsem měl z doby, kdy jsem jej měřil a tvořil  pro OK1MJG.

 Bohužel anténa se chovala stejně. Až pokus připojit smyčku "na hulváta" rovnou ke koaxu ukázal v podstatě to, co popisuje DK5EC. Anténa již šla vyladit interním tunerem.  Ovšem připojení antény rovnou ke koaxu je úplně špatně, přechod ze symetrického na nesymetrický systém způsobuje problémy. Může vyzařovat napaječ a byť je SWR OK, může se to chovat špatně. Ideální by bylo tedy pro 80m band nahradit balun 1:4 balunem 1:2.  A zkusit anténu změřit.  Může nastat situace, kdy se SWR na 80m zlepší, ale na vyšších pásmech, kde impedance smyčky je již vyšší bude SWR horší.   Nebo bude impedance smyčky na 80m blíže k 50Ohmům a pak transformace 1:2 nebude dávat žádný smysl a bude potřeba jen převod 50/nesymetrických na 50/symetrických.

Jinak, než že se to vyzkouší to nepůje. Už tak je jasné, že když nebude tuner u napájení smyčky, bude se muset balun nejspíš přepínat. Původní pro pásmo 40 - 10m a jiný pro 80metrů band. Tahat další anténu jen kvůli 80m je také možnost, ale přepínání balunů by bylo snažší. 

Takže to bude chtít balun 1:2 pro 80m band. Minimálně otestovat, co to udělá. Jenomže 1:2 není až tak jednoduchá věc, jako 1:4. 

Na webu lze nalézt inspiraci , např od OE7OPJ:

 Jenomže problém u tohoto zapojení je ten, že střední vodič koaxu je přímo spojen s jednou stranou smyčky. Je třeba předřadit před transformátor ještě "VF tlumivku" - balun 1:1.  

Nakonec jsem našel pěknou inspiraci zde:  https://www.hfkits.com/manual-12-balun-600-watts-for-delta-loop-quad-loop-antennas/    Popis používá jádra FT240-43.  Bohuže jsem takové jádro neměl, ale našel jsem ve svých zásobách menší FT140-43 čínského původu. 

 Jádro mělo 2x větší permabilitu než udává tabulka na webu: https://toroids.info/FT140-43.php

 Po chvíli laborací jsem dospěl k "ideálnímu" počtu závitů, s optimalizací pro 80m band.  Nejprve jsem  namotal na jedno jádro balun - impedanční transformátor 50/50ohmů:

 Opět jsem jako v případě, když jsem tvořil balun 4:1 vyrobil dva identické transformátory. Je to kvůli měření - pokud se zapojí oba za sebou , lze velmi dobře zjistit měřením průchozí útlum a udělat si obrázek o tom, na jakém kmitočtu jsou optimální ( nejlepší) parametry a hlavně, jestli se nám nebude někde ztrácet výkon.

 

 

 Změřený útlum na 3,6MHz je 0,3dB, což je vynikající hodnota. Musíme ji ještě dělit dvěmi - máme za sebou zapojena dvě trafa. 

Následně jsem namotal vlastní impedanční transformátor 1:2  a připojil za 1:1 transformátor:

 Na konci je připojen 100Ohmů smd rezistor:

 Celá setava se pak chová takto:

 SWR na 3,6MHz je 1,05, ještě na 10m je použitelné. Nicméně nejdůležitější je právě 80m band,

Opět jsem zhotovil další kompletní balun s tím rozdílem, že převodní transformátor 2:1 je namotaný jen 0,8mm drátem.narozdíl od původního s průměrem drátu 1,3mm:

Chtěl jsem vědět rozdíl v provedení s různými průměry drátu:

 

 A opět měření SWR druhého balunu se zátěží 100Ohmů:

 Výsledky jsou téměř identické, průměr drátu na trafu 1:2 nemá na parametry  téměř žádný vliv.  Možná by se naopak lépe  projevil vliv silnějšího drátu s tenší izolací. 

Samozřejmě jsem ještě oba kompletní baluny zapojil za sebe a změřil průchozí útlum celku:

 

    

Nejlepší útlum 0,5dB se kreje s nejlepším SWR. Je opět třeba dělit dvěmi, tedy vychází útlum na cca 0,25dB pro 80m. pásmo. Na 10 m bandu je pak průchozí útlum cca 1,1dB. 1,1 dB útlum se zdá poměrně malý, dalo by se říci zanedbatelný, nicméně při  100W výkonu je to ztráta 22,4W. Tento tepelný výkon by se ztrácel na jádrech a může způsobit jejich neznanedbatelné oteplení.  Oněch 0,25dB na 80m bandu pak činí přibližně 5,5W  při 100W výkonu z vysílače.

Při 1kW je to ale celých 55W a takový výkon je  již pro balun na  jádrech FT140-43 nepoužitelný. Maximum bych viděl někde okolo 200W trvalé nosné, případně 300W SSB.

Výše popsaný článek není přímo návodem, jak zhotovit balun podle počtu závitu a daného jádra. Je to spíše návod jak postupovat při použití jader, která nemají stejné parametry jako deklaruje výrobce. Ale hlavně je to popis postupu, jak se přesvědčit, že zhotovený balun bude funkční. Měření lze provádět i na jednoduchých VNA, které se dají pořídit na Aliexpressu už za cenu menší než 1000kč. V daném případě řešení špatného SWR by bylo ideální postupovat tak, že by se analyzátorem změřila přímo impedance smyčky na 80m pásmu a podle toho navrhlo další řešení přizpůsobení. Téměř jistě ovšem bude balun 1:2, nebo samotný transformátor 50/50ohmů na pásmu 80m funkční.