Handleiding 1:2 BalUn 600 Watt voor Delta-loop & Quad-loop antennes
Deze Handleiding voor de 1:2 BalUn 600 Watt helpt u stap voor stap met het bouwen van de zelfbouw kit. Als een delta-loop of quad-loop antenne met een coax kabel vanaf de set wordt gevoed is het noodzakelijk om een 1:2 BalUn te gebruiken. BalUn staat voor Ballanced – Unballanced. Hierdoor passen we een ongebalanceerd voedingssysteem (coaxkabel) aan op een gebalanceerd antennesysteem (delta-loop of quad-loop antenne). De karakteristieke impedantie van een delta-loop of quad-loop antenne is ongeveer 100 Ohm. De transceiver heeft een impedantie van 50 Ohm, daardoor moet er ook een impedantie aanpassing worden gemaakt.
Deze 1:2 BalUn maakt gebruik van een symmetrische 1:2 aanpassingstrafo. De 1:2 BalUn 600 Watt is geschikt voor QRO gebruik. De belangrijkste reden om een goede BalUn te gebruiken is om er voor te zorgen dat de coax kabel geen onderdeel wordt van het antenne systeem en hierdoor dus gaat mee stralen. Dit heeft allerlei vervelende effecten tot gevolg, denk aan: interferentie, inspraak, verstoord stralingspatroon van de antenne, onrustigere ontvangst. Dit laatste komt doordat niet alleen de mantel van de coaxkabel gaat stralen als er wordt gezonden maar de mantel werkt ook als ontvangstantenne.
Er worden twee FT240-43 ferriet ringkernen gebruikt, één voor de BalUn en één voor de aanpassingstrafo. De belangrijkste eigenschap van een BalUn is maximale demping van mantelstromen met minimaal verlies/vervorming van het signaal. Er is op internet en zelfs in literatuur heel veel informatie te vinden over het maken van een BalUn, alleen zijn er helaas ook heel veel ontwerpen te vinden die niet of nauwelijks werken. Dit ontwerp is er één die wel bewezen goed werkt!
De behuizing
In deze stap voor stap handleiding voor de 1:2 BalUn 600 Watt beginnen we met het aftekenen en boren van het gat voor de coax connector aansluiting. De diameter van dit gat bedraagt 16 mm. Het boren van dit soort relatief grote gaten gaat het makkelijkst met een “platenboor”. (Google is your friend, als je nog nooit van zo’n ding hebt gehoord)
TIP: plaats het gat zo hoog mogelijk (richting deksel) daardoor is het aansluiten later wat eenvoudiger. (Het midden van het gat op 1,5 cm van de rand)
Nadat het 16 mm gat is geboord zetten we het chassisdeel in het gat waardoor de positie van de bevestigingsgaatjes makkelijk zijn af te tekenen. Ik heb er hier voor gekozen om het chassisdeel met 4 schroefjes vast te zetten maar 2 stuks is ook een optie. Deze gaatjes kunnen met 3,5 mm worden geboord.
Vervolgens gaan we verder met het aftekenen en boren van de gaten voor de antenne aansluiting en de trekontlasting. Zeker voor langere of permanente antennes is het aan te raden een trekontlasting te gebruiken Het gat voor het RVS oog wordt met 6 mm geboord en het gat voor de antennekabel aansluiting met 5 mm. Uiteraard zijn de posities daarvan naar eigen inzicht te bepalen. Nadat alle gaten geboord zijn kunnen alle onderdelen worden gemonteerd zoals op onderstaande foto. Gebruik voor de antenne aansluitingen boven en onder de M5 kabelschoen de meegeleverde getande veerringen (deze zitten dus allebei in de behuizing en niet aan de buitenkant), dan gaat het boutje nooit meedraaien tijden met aansluiten van een antennedraad. Plaats aan de buitenkant een vlakke sluitring en vervolgens een M5 moer.
Doordat er voor deze 1:2 BalUn twee ringkernen worden gebruikt moet het bevestigingsplaatje worden verhoogd. Plaats ook de M3 afstandhouders zoals op onderstaande afbeelding. Er zitten extra moertjes om de afstandhouders omdat ze anders de behuizing kunnen beschadigen.
De BalUn
Nu wordt het tijd om aan het echte werk te beginnen, de ringkernen voor de BalUn en de symmetrische aanpassingstrafo. Er is gekozen om in deze kit draad te gebruiken met PTFE afscherming voor de BalUn en 1,5mm koperdraad voor de aanpassingstrafo. Aller eerst de BalUn:
We beginnen met het vastzetten van twee draden door middel van een tyrap, dit maakt het een stuk makkelijker. Houd aan de onderzijde ongeveer 7 cm draad lengte over, dit is ruim voldoende. Wikkel vervolgens de eerste 12 wikkelingen op de helft van de ringkern zoals op onderstaande foto. Zorg dat de wikkelingen strak langs elkaar worden gelegd.
Wikkel vervolgens 12 wikkelingen op de tweede helft. Let er op dat de draden exact zo worden gewikkeld zoals in het voorbeeld, verwissel geen kleuren of wikkel richtingen. Aan de onderkant van de ringkern zitten nu de twee blauwe draden tegen elkaar en de zwarte draden aan de buitenzijde. Aan de bovenkant van de ringkern is dit precies andersom, daar zitten de zwarte draden tegen elkaar in het midden en de blauwe draden aan de buitenkant. Klopt dit niet, begin dan opnieuw want dan is er iets mis gegaan.
De symmetrische aanpassingstrafo
Na het wikkelen van de BalUn is het nu tijd voor de aanpassingstrafo.
Begin met het wikkelen van vijf windingen (geel in bovenstaande afbeelding), Verdeel de windingen evenredig over de kern. Zet met een stift puntjes om een gelijke verdeling te maken.
Wikkel nu met de zelfde draad nogmaals vijf windingen (rood) parallel aan de eerste vijf. Knip beide draden af. (lengte ongeveer 1,5 cm) Schrap nu met een scherp mesje of schuurpapier de uiteinden van het wikkeldraad kaal. Dit dient goed te gebeuren omdat het solderen anders lastig gaat.
Maak nu nog twee stukjes wikkeldraad van ongeveer 25 cm. schrap of schuur ook hiervan de uiteinden goed kaal. Verbind het uiteinde van het stukje draad met de uitstekende draad van de eerder gewikkelde winding. Wikkel vervolgens nog twee maal twee wikkelingen zoals op onderstaande afbeeldingen.
TIP: Voor een mooie vlakke SWR curve over het gehele frequentie spectrum, is het van belang dat de drie windingen strak tegen elkaar aan lopen. Gebruik kleine kabelbinders om de drie windingen strak tegen elkaar aan de trekken. Op de foto van het eind resultaat zijn deze kabelbinders te zien.
Afbouwen
HF Kits heeft een oplossing ontwikkeld voor het fixeren van de ringkernen. Met het HF Kits bevestigingsplaatje is het eenvoudig de ringkernen met een aantal kabelbinders vast te zetten. Zet eerst de ringkernen vast aan het plaatje voordat deze in de behuizing wordt gemonteerd.
Leg eerst de 1:1 BalUn neer zoals op de foto links onder. (Blauwe draden zitten aan de onderzijde van de afbeelding tegen elkaar aan en de bruine draden aan de buitenkant) Leg hier vervolgens het HF Kits bevestigingsplaatje bovenop en vervolgens de 1:2 Symmetrische aanpassingstrafo zoals op onderstaande foto. Verbind het geheel nu met 4 kabelbinders aan elkaar.
Soldeer nu de BalUn en de aanpassingstrafo aan elkaar zoals op onderstaande afbeelding. Knip de draden zo kort mogelijk af maar zodat ze nog wel aan elkaar gesoldeerd kunnen worden.
Sluit vervolgens de primaire kant van de BalUn (onderkant, waar de blauwe kabels tegen elkaar zitten) aan op de coax aansluiting. De twee blauwe draden aan de kern van de coax connector en de zwarte draden op het chassisdeel met een kabeloogje. Knip eerst de blauwe draden op maat zoals op onderstaande afbeelding.
Verwijder de kunststof delen van de drie kabelschoentjes zodat later een soliede soldeer verbinding kan worden gemaakt. Schuif voorzichtig de kernen in de behuizing. Geleid de blauwe draden naar de coax aansluiting. Schroef het bevestigingsplaatje vast. Soldeer de blauwe draden aan de coax connector. Soldeer nu de zwarte draden aan het coax chassisdeel met het M3 kabelschoentje. De primaire kant is nu aangesloten. Sluit nu de 100 Ohm kant van de aanpassingstrafo aan op de antenne aansluitingen. Gebruik hiervoor de meegeleverde M5 kabelschoentjes. Verwijder ook hier de isolatie.
Als het goed is dan ziet het geheel er nu uit zoals op bovenstaande foto. Test de 1:2 BalUn door een weerstand van 100 Ohm over de twee antenne aansluitingen te plaatsen. Let op! Gebruik met deze test inductie vrije weerstanden en houd de draden zo kort mogelijk. Dan zou de SWR meter een staande golf verhouding van ongeveer 1 op 1 moeten laten zien. Schrik niet als op 28 MHz de SWR tegen de 1:2 zit. Dit komt waarschijnlijk door de inductie van de weerstand en de draden. In de praktijk is de SWR over het hele gebied onder de 1:1,3. Testen met ruim één hele golflengte draad (factor 1,06) in de vorm van een driehoek (delta-loop) of vierkant (quad-loop)kan natuurlijk ook!
Toepassingen
Er zijn met een 1:2 BalUn een aantal antenne varianten te bedenken. Uiteraard dient de antenne wel een impedantie van ongeveer 100 Ohm te hebben in het voedingspunt. Het is eenvoudig om een delta-loop of quad-loop antenne te maken. Dit is een gesloten antenne met een draadlengte van ruim één golflengte, voor de gebruikte frequentie. De vorm is respectievelijk een driehoek of vierkant. Door de plaats van het voedingspunt en het antenne vlak van richting te veranderen wordt de opstralingshoek bepaald.
De Delta-loop of Quad-loop antenne wordt in vergelijking met andere antennes niet zo vaak toegepast. Toch hebben deze antennes vele voordelen. Zo is de antenne symmetrisch en gesloten zodat de ontvangst in veel gevallen rustiger zal zijn ten opzichte van asymmetrische of open antennes. Doordat de antenne in een driehoek of vierkant wordt opgehangen is in veel gevallen minder ruimte nodig. Door het gebruik van een goede BalUn worden mantelstromen voorkomen waardoor ook storing in uw omgeving wordt beperkt. Door de symmetrische eigenschappen van deze antenne is geen aarde of tegen capaciteit nodig.
Delta-loop antenne
Maak een driehoek van bij elkaar ruim één hele golflengte lang (zie tabel), gebruik de 1:2 BalUn als voedingspunt om de antenne aan te passen en mantelstromen te voorkomen. Hieronder worden vier veel gebruikte opstellingen getoond. Iedere opstelling heeft zijn eigen eigenschappen.
1. De onderstaande Delta-loop antenne wordt aan de onderzijde gevoed. Deze manier van voeden is in veel gevallen wat constructie betreft het meest eenvoudigst. De Antenne straalt voornamelijk tussen een opstralingshoek van 45 graden en recht omhoog. Deze antenne is dus niet geschikt als DX antenne, maar zal voornamelijk lokaal goed presteren. Ben je op zoek naar een DX antenne ga dan voor optie 3.
2. De onderstaande Delta-loop antenne wordt aan de top gevoed. Deze manier van voeden is in veel gevallen wat constructie betreft niet eenvoudig en maakt geen verschil met bovenstaande antenne wat stralingspatroon betreft.
3. De onderstaande Delta-loop antenne wordt een kwart golflengte vanaf de top gevoed. Deze manier van voeden is in veel gevallen wat constructie betreft best haalbaar en kent veel voordelen voor DX. De Antenne straalt voornamelijk met een opstralingshoek van ongeveer 20 graden en totaal niet recht omhoog. Deze antenne is dus uitermate geschikt als DX antenne, maar zal lokaal niet goed presteren. Ben je op zoek naar een DX antenne ga dan voor deze optie.
4. De onderstaande Delta-loop antenne wordt op de hoek van de onderzijde gevoed. Deze manier van voeden is in veel gevallen wat constructie betreft zeer eenvoudig. De Antenne straalt in het verticale vlak zowel met een redelijk lage opstralingshoek als omhoog. Je zou zeggen dit een een leuke all-round antenne. Helaas kent dit principe ook een nadeel. De stromen in de antenne lopen niet niet symmetrisch waardoor in het horizontale vlak het stralingspatroon een flinke dip vertoond.
De antenne draad lengte kan voor alle varianten eenvoudig worden opgezocht in de tabel verderop maar kan ook worden berekend met behulp van de volgende formule. Houd de draad altijd langer omdat de exacte lengte afhankelijk is van plaatselijke omstandigheden.
300 Omtrek = -------- * 1,021 f (MHz)
Delta-loop antenne tabel
| Band | Frequntie MHz | Golflengte λ | Omtrek Delta-loop | Lengte van één zijde | Afstand voedingspunt vanaf de top |
|---|---|---|---|---|---|
| 160 meter | 1,81 MHz | 165,75 Meter | 169,2 Meter | 56,4 Meter | 42,3 Meter |
| 80 meter | 3,6 MHz | 83,33 Meter | 85,1 Meter | 28,4 Meter | 21,3 Meter |
| 60 meter | 5,35 MHz | 56,07 Meter | 57,3 Meter | 19,1 Meter | 14,3 Meter |
| 40 meter | 7,1 MHz | 42,25 Meter | 43,1 Meter | 14,4 Meter | 10,8 Meter |
| 30 meter | 10,1 MHz | 29,70 Meter | 30,1 Meter | 10,1 Meter | 7,6 Meter |
| 20 meter | 14,15 MHz | 21,20 Meter | 21,6 Meter | 7,2 Meter | 5,4 Meter |
| 17 meter | 18,1 MHz | 16,57 Meter | 16,9 Meter | 5,6 Meter | 4,2 Meter |
| 15 meter | 21,2 MHz | 14,15 Meter | 14,4 Meter | 4,8 Meter | 3,6 Meter |
| 12 meter | 24,95 MHz | 12,02 Meter | 12,3 meter | 4,1 Meter | 3,075 Meter |
| 10 meter | 28,4 MHz | 10,56 Meter | 10,8 Meter | 3,6 Meter | 2,7 Meter |
Quad antenne
Als er een vierkant wordt gevormd van bij elkaar ruim één hele golflengte lang, dan kan met behulp van een 1:2 BalUn een quad-loop antenne worden gemaakt. Als de quad-loop antenne horizontaal wordt opgehangen zoals op onderstaande afbeelding dan zal de antenne voornamelijk omhoog stralen. In deze opstelling dus niet geschikt als DX antenne. Wel leuk om bijvoorbeeld op 80 meter lokaal te kunnen werken.
De antenne draad lengte kan eenvoudig worden opgezocht in de tabel verderop maar kan ook worden berekend met behulp van de volgende formule. Houd de draad altijd langer omdat de exacte lengte afhankelijk is van plaatselijke omstandigheden.
300 Omtrek = -------- * 1,021 f (MHz)
Quad-loop antenne tabel
Neem altijd minimaal een halve meter extra antenne litze dan in de tabel vermeld staat. Dit is nodig om de lusjes op de hoekpunten en bij de BalUn te kunnen maken
| Band | Frequntie MHz | Golflengte λ | Omtrek Quad-loop | Lengte van één zijde |
|---|---|---|---|---|
| 160 meter | 1,81 MHz | 165,75 Meter | 169,2 Meter | 42,3 Meter |
| 80 meter | 3,6 MHz | 83,33 Meter | 85,1 Meter | 21,3 Meter |
| 60 meter | 5,35 MHz | 56,07 Meter | 57,3 Meter | 14,3 Meter |
| 40 meter | 7,1 MHz | 42,25 Meter | 43,1 Meter | 10,8 Meter |
| 30 meter | 10,1 MHz | 29,70 Meter | 30,1 Meter | 7,6 Meter |
| 20 meter | 14,15 MHz | 21,20 Meter | 21,6 Meter | 5,4 Meter |
| 17 meter | 18,1 MHz | 16,57 Meter | 16,9 Meter | 4,2 Meter |
| 15 meter | 21,2 MHz | 14,15 Meter | 14,4 Meter | 3,6 Meter |
| 12 meter | 24,95 MHz | 12,02 Meter | 12,3 meter | 3,075 Meter |
| 10 meter | 28,4 MHz | 10,56 Meter | 10,8 Meter | 2,7 Meter |
Afstellen
Hang de complete Delta-loop of Quad-loop antenne met wat extra draadlengte op de gewenste plek. Maak de antenne op de juiste lengte met behulp van een antenne analyser of SWR meter. Bedenk altijd: afknippen kan, bijknippen niet! Dus knip niet te enthousiast. Zorg altijd dat je van beide zijdes evenveel afknipt om de antenne symmetrisch te houden.
Meer info
De BalUn en aanpassingstrafo hoe zit het precies?