หม้อแปลง Balun ในสายอากาศ

หม้อแปลง Balun ในสายอากาศ

balun (ย่อมาจาก balanced-unbalanced) หม้อแปลงบาลันเป็นอุปกรณ์ อิเล็คทรอนิกส์ ชนิด passive (คือไม่มีการขยายสัญญาณ ไม่ต้องการไฟเลี้ยง) ทำหน้าที่เป็นแปลง ระหว่าง ระบบสมดุล (balanced) กับ ระบบไม่สมดุล (unbalanced) และบ่อยครั้งที่เราใช้ หม้อแปลง บาลัน ในการแปลง impedance ของสายอากาศ และสายนำสัญญาณให้เหมาะสมกัน

เราสามารถสร้างหม้อแปลงบาลันได้หลายรูปแบบ

• choke balun อัตราส่วน 1:1 สามารถทำได้โดยใช้สายนำสัญญาณ ขดเป็นวงกลม ก่อนที่จะเข้าไปยังสายอากาศ (แบบ balanced ในรูปคือสายอากาศ ไดโพล) ประมาณ 6-8 รอบ (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 20- 30 เซนติเมตร สำหรับย่านความถี่ 14 - 30 MHz)

ถ้าหากนำไปใช้ในความถี่ต่ำกว่านี้ อาจจะต้องใช้จำนวนรอบมากกว่า หรือใช้ แกน ferrite ช่วย ดังรูปด้านล่าง

• collins balun อัตราส่วน 1:1 เป็นหม้อแปลงบาลันที่มี bandwidth กว้างมาก (่สามารถใช้ได้ในช่วงความถี่ที่กว้างกว่า) สามารถทำจากสายนำสัญญาณ เช่นเดียวกับแบบแรก

สำหรับ ย่านความถี่ 3 - 28 MHz เราสามารถใช้ สายนำสัญญาณยาว 130 เซนติเมตร จำนวน 2 เส้น ( A และ B) พันเป็นวงกลม ประมาณ 7-8 รอบ บนเส้นผ่านศูนย์กลาง 11 เซนติเมตร

COLLINS BALUN แบบอัตราส่วน 4:1 มีลักษณะคล้าย ๆ กับแบบ 1:1 แต่้ใช้สาย นำสัญญาณยาว 130 เซนติเมตร จำนวน 4 เส้น ( A B C D)

• transmission line balun ประกอบด้วย สายนำสัญญาณ 2 ชนิด (หรือมากกว่า) โดยที่สายนำสัญญาณชุดแรก ต่ออนุกรมกับปลายสาย ด้านหนึ่งของ สายชุดที่สอง ซึ่งขนานกัน ทำให้สายนำสัญญาณชุดนี้ ทำหน้าที่คล้าย ขดลวด (coil) มีค่า impedance สูง สำหรับคลื่นวิทยุ ความยาวของสายนำสัญญาณเราจะใช้ 1/4 lamda ของความถี่ต่ำสุดที่ใช้งาน และสามารถใช้แกน ferrite ช่วยได้ เพื่้อให้ขนาดของ หม้อแปลง บาลัน ลดลง

transmission line balun อัตราส่วน 1:1

transmission line balun อัตราส่วน 4:1

transmission line balun อัตราส่วน 9:1

• bazooka balun อัตราส่วน 1:1 จะมีท่อตัวนำขนาด 1/4 lamda วางรอบ ๆ สาย coaxial หม้อแปลงบาลันแบบนี้จะมี bandwitdh แคบ มักนิยมใช้กันในย่าน VHF และในย่าน VHF จะใช้เป็นท่อโลหะ แต่ย่าน HF จะใช้ โลหะเป็นแผ่น มาห่อหุ้มไว้

• VHF balun อัตราส่วน 4:1 เป็นที่นิยม และใช้กันโดยทั่วไปในย่าน VHF และ UHF เช่น ใช้กับสายอากาศ folded dipole มีค่า impedanc 300 โอห์ม สำหรับความยาวของสายนำสัญญาณ L ที่นำมาใช้ต้องมีค่าเท่ากับ 1/2 lamda (1/2 lamda คูณด้วย ค่าความเร็วของสาย velocity-factor) ยกตัวอย่างเช่น ที่ความถี่ 145 MHz ใช้สายนำสัญญาณเบอร์ RG-58A (velocity factor = 0.66) ค่า 1/2 lamda = 1035mm. เราก็เอา 1035 มาคุณกับ 0.66 ก็จะได้ เท่ากับ 683mm

หม้อแปลงแบบนี้จะมี bandwitdh ที่แคบมาก