Vysvětlím činnost tohoto balunu velmi stručně: pro diferenciální režim (který má podle definice stejné, ale opačné proudy na každém vodiči), každý vodič indukuje stejný, ale opačný magnetický tok v jádře. Tyto magnetické toky se ruší, a tak diferenciální režim nevidí žádnou indukčnost: je to, jako by tam jádro a vinutí nebyly.

Mezitím běžný režim interaguje s jádrem jako obyčejný jediný vodič a vidí velkou indukčnost. Tato vysoká indukčnost dělá z běžného režimu na koaxi vysokou impedanci (doufejme) ve vztahu k nižší impedanční dráze, jako jsou radiály, druhé rameno dipólu nebo jiná úmyslná protistrana.

Ale myslím, že vaše otázka ve skutečnosti nejde o to, jak to funguje. Jedná se spíše o mentální zavěšení přímo zde:

Zejména u koaxiálních kabelů působí vnitřní a vnější strana štítu jako různé vodiče.

Takže, vsadím se, že si myslíte, že s balunem zobrazeným ve vaší otázce je konec koaxiálního kabelu „vystaven“, což znamená, že se může „dostat“ proud běžného režimu, což způsobí problémy. Možná si myslíte, že jakmile je proud v běžném režimu uvnitř, je tam zaseknutý, izolovaný zvenčí kožním efektem. U svinutého koaxiálního kabelu nebo koaxiálního kabelu prostřednictvím korálků je zachována integrita koaxiálního kabelu, takže se nic nemůže „dostat dovnitř“.

Pamatuji si, jak jsem četl takové výroky mnohokrát, když jsem se pokoušel omotat hlavu kolem stejných konceptů , a shledal jsem je velmi zavádějícími.

Ve skutečnosti je štít jedním vodičem. Takže pokud někdo říká, že to funguje jako dva různé dirigenti, co se snaží říct? Je to opravdu jako dva vodiče? Pokud můžeme zajistit, aby se jeden vodič choval jako dva, nemohli bychom to využít ke snížení počtu vodičů požadovaných pro všechny druhy kabelových sestav? A po založení jednoho vodiče se může chovat jako dva vodiče, podléhají tyto dva výsledné „vodiče“ stejnému pravidlu? Mohli bychom opakovaným dělením zajistit, aby se jeden vodič choval jako libovolný počet vodičů? Pokud je štít již jako dva vodiče, proč potřebujeme třetí vnitřní vodič?

To se mi zdá velmi podezřelé. Myslím, že je to hrozné frázování vlastnosti, která dělá více pro kultivaci nesprávných nápadů než cokoli jiného. Takto bych to řekl:

Proud na libovolném přenosovém vedení lze považovat za superpozici diferenciálního režimu a společného režimu.

The Je úhledné, že je můžete analyzovat každý zvlášť a nezávisle, poté přidat dva dohromady a získat stejný výsledek. Myslím, že to se snaží říci tvrzení o kožním efektu. A skutečnost, že společný režim končí na vnější straně štítu a diferenciální režim na vnitřní straně, je jen trochu fyzikální drobnosti.

Není to tak, že proud vyváženého režimu proudí vnitřek, který mu brání vyzařovat: je to tím, že je zrušen stejným a opačným proudem (a napětím) na vnitřním vodiči. Podívejte se na vyvážená dvouvodičová přenosová vedení, která uvádějí příklad protiproudu: proud není „zakrytý naším pohledem“ žádným štítem. A přesto nevyzařují, protože stejná, ale opačná pole v každém vodiči se ruší.

Výhodou koaxiálního kabelu oproti dvojvodiči je to, že mimo štít, zrušení pole vyváženého režimu je kompletní, zatímco u dvojitého vedení musíme nejdříve odstranit několikanásobné vzdálenosti vodičů.

Uvažujme průřez koaxiálního kabelu se stejnými, ale opačnými náboji na středu a štítu a přidruženými elektrickými poli:

Sečteno dohromady, v bodech mimo štít není žádné pole. To, že náboje jsou na vnitřní straně štítu, opravdu není primární věcí, na kterou byste měli myslet, protože kdyby náboje na vnitřním vodiči zmizely, náboje na štítu by migrovaly ven.

A když se vrátím k vaší otázce ohledně balunu, nemusíte se tolik zabývat rozlišováním mezi vnitřkem a vnějškem štítu. Spíše přemýšlejte o zachování stejných a protilehlých proudů a nábojů na štítu a středu. Pokud to uděláte, pole se takto zruší a koaxiální kabel nebude vyzařovat.

Krátká odpověď: Ne, ve skutečnosti často získáte více peněz za to, že se vyhnete koaxiálním balunům.

Popis účelu balunu v anténním systému citujete je často opakovaný kousek „běžné moudrosti“ v rádiu šunky, ale je to tak přehnané zjednodušení, že je přinejlepším drasticky zavádějící a v nejhorším případě prostě špatné.

Účel balun v anténním systému je potlačit proud v běžném režimu. A je to. Můžete je (a měli byste) použít na vyvážené lince, i když je napájíte vyváženým tunerem. Můžete je (a měli byste) použít na vyvážených rezonančních anténách, jako jsou dipóly napájené nevyváženým napájecím vedením, i když je SWR perfektní. Můžete je (a měli byste) použít mezi nevyváženou vertikální anténou a koaxiálním napájecím vedením. (Poznámka na okraj: Prakticky každý rádiový anténní systém šunky by měl mít nainstalovanou nějakou formu mechanismu potlačení společného režimu, bez ohledu na typ antény nebo napájecího vedení.)

Koaxiální štít se chová jako dva (většinou) nezávislí dirigenti. Střední vodič koaxiálního kabelu je „poháněn“ rádiem, zatímco štít je udržován na zemním potenciálu. Protože koaxiální štít má nenulovou impedanci (existuje určité množství odporu a reaktance, protože termodynamika), a protože vnitřní vrstva štítu je silně spojena indukčně i kapacitně se středním vodičem, indukuje se proud na uvnitř koaxiálního štítu, který je teoreticky stejně velký a protichůdný ve fázi k proudu na středním vodiči.

Tato dvě pole existují v těsné blízkosti a doufáme, že jsou vzájemně přesnými protiklady, takže se tato dvě pole navzájem efektivně ruší a brání vyzařování feedline. Tato všudypřítomná myšlenka, že se koaxiální štít chová jako uzemněná Faradayova klec, je úplně špatně . Faradayovy klece nepracují v blízkém poli a štít je ROZHODNĚ v blízkém poli středního vodiče. Musí také existovat zpáteční cesta, takže štít musí nést určité množství proudu.

Všimněte si, že když jsem zmínil zrušení dvou protilehlých polí, konkrétně jsem uvedl že proud tekl na uvnitř koaxiálního štítu. Důvodem je, že kožní efekt způsobí, že se vnitřní a vnější povrch štítu chovají jako dva oddělené vodiče, které jsou navzájem spojeny pomocí odporu s relativně vysokou impedancí. Jak vysoká je impedance uvedeného virtuálního rezistoru, závisí na elektrických a fyzikálních charakteristikách napájecího vedení, jako je charakteristická impedance, kapacita, délka vzhledem k frekvenci a mnoho dalších proměnných.

V ideálním světě vnějšek koaxiálního štítu by měl téměř nekonečnou impedanci mezi ním a vnitřním koaxiálním štítem. Je to proto, že jakýkoli proud tekoucí na vnější straně koaxiálního stínění nemůže velmi účinně interagovat s proudem tekoucím na středním vodiči koaxiálního kabelu, což znamená, že pole generované proudem proudícím na vnější straně koaxiálního stínění není rušeno jakákoli další pole. Jakýkoli proud proudící na vnější stranu štítu může volně vyzařovat .

To také znamená, že jakýkoli proud indukovaný na vnější straně koaxiálního stínění z externích zdrojů, jako je například hlučné napájení zařízení ve vaší domácnosti, bude moci volně cestovat zpět do vašeho rádia, kde bude indukovat proud na šasi rádia. Značnou část stížností na vysokofrekvenční šum přijímaný z vlastního domova šunky lze vysledovat zpět na běžné proudy vstupující do přijímače přes koaxiální štít.

Nyní, když víme, že koaxiální kabel se chová spíše jako 3 vodiče, ne 2, pojďme se podívat na to, jak to funguje s koaxiálním balunem.

Pokud vezmeme několik stop koaxiálu a obalíme jej kolem feritového toroidu, pole generovaná středovým vodičem a vnitřkem koaxiální štít se stále ruší, uvnitř koaxiálního kabelu se nic moc nezměnilo. Jsou stále ve velmi těsné blízkosti a Ohmův zákon říká, že pokud proud prochází středovým vodičem, část z něj se musí vracet přes koaxiální štít. Avšak jsme najednou umístili vnějšek koaxiálního štítu do velmi těsné blízkosti feritového toroidu a neexistuje žádné protichůdné pole, které by rušilo pole generované proudem na vnější straně koaxiálního kabelu. Jakýkoli proud, který tam proudí, se spojí s toroidem, primárně indukčně, a magnetické pole (a proud) bude poté indukováno na toroidu . Stává se elektromagnetem. Pokud je toroid velmi dobrý při přeměně energie na frekvenci, která prochází skrz koaxiální kabel, aby se zahřál, pak se velká část proudu proudícího na vnější straně koaxiálního kabelu změní na teplo, místo aby se vrátila zpět do rádia nebo ven k anténě, zatímco vše, co teče na vnitřní straně koaxiálního štítu nebo středního vodiče, pokračuje většinou nedotčeno.

Existují určité problémy s použitím koaxiálního kabelu pro toroidní baluny. Dva největší jsou:

• Coax nerad dělá ostré ohyby, takže je třeba vytvořit větší smyčky, což má za následek méně indukční vazbu. To obvykle znamená, že musíte použít několik toroidů naskládaných dohromady a značnou délku koaxiálního napětí.

• Koaxiální není příliš dobrý v odvádění tepla. To znamená, že pokud toroid otáčí spoustu proudu v běžném režimu, aby se ho zbavil, a pokryli jste většinu povrchu toroidu koaxiálním proudem, věci by se mohly docela zahřát, potenciálně dostatečně horké, aby poškodily koaxiální kabel .

• Koaxiální baluny, které nepoužívají toroidy nebo železná jádra, nemohou zajistit dostatečné potlačení společného režimu na více pásmech, zvláště pokud má anténa vysokou impedanci nebo špatnou shodu na jednom nebo více více kapel. Měli byste se snažit dosáhnout minimálně 1 000 ohmů impedance v běžném režimu (> 2 000 je nejlepší), ale „ošklivé baluny“ vzduchového jádra se obvykle snaží dosáhnout více než 500 ohmů i na jejich navrženém pásmu. U jiných pásem to může být ještě nižší. Charakteristická kapacita koaxiálního kabelu způsobí, že se ošklivý balun chová jako filtr pro vyřazení rezonančního pásma z pohledu proudu v běžném režimu, ne jako širokopásmová tlumivka.

Takže problém není v tom, že na vnější straně koaxiálního štítu je proud, problém je v tom, že proud na vnější straně koaxiálního štítu je bez odporu. Pokud bychom měli pájet dva vodiče na kousek koaxiálního kabelu, jeden na stínění a druhý na středový vodič, pak tyto dva vodiče obalit kolem feritového toroidu, jak ukazuje váš obrázek, proud na dvou vodičích interaguje s toroidem přibližně stejně . Pokud by dva vodiče nesly nerovné proudy, nezrušily by se přesně a v toroidu by bylo indukováno magnetické pole. Výběrem materiálů, které jsou při požadované frekvenci velmi ztrátové, lze pomocí balunu rozptýlit pouze část proudu, která je bez odporu . Pokud by na středový vodič proudilo 10 wattů, ale na štít teklo celkem jen 8 wattů, na toroidu by bylo indukováno pole ekvivalentní 2 wattům a zapnuto do tepla. V tomto bodě je proud na dvou vodičích znovu vyvážen a na koaxiálním štítu se neobjeví žádný proud, protože nezůstává žádná neoponovaná součást.

Nevyváženost v anténních systémech je prakticky univerzální. Jsou navrženy tak, aby vyzařovaly, což znamená, že se ze své podstaty musí těžce spojit s okolním prostředím. To nevyhnutelně znamená, že anténní systém bude náchylný k zachycení lokálního šumu v běžném režimu a také k generování proudu v běžném režimu v důsledku asymetrie v anténním systému. Balun je způsob, jak zajistit, aby byl proud na obou vodičích stejný a opačný, nic víceméně.

Drátové baluny mají svou vlastní sadu výzev, většinou souvisejících s teplem:

• Toroidy jsou při šíření tepla ještě horší než koaxiální. Pokud chcete dobré udušení v koaxiálním balunu, budete potřebovat více toroidů, což znamená větší plochu a větší hmotnost pro zpracování odpadního tepla. S drátovým balunem je docela možné získat vynikající impedanci udušení z jednoho velkého toroidu, ale stejné množství energie se rozptýlí, což znamená, že toroidy se mohou velmi zahřát. Jednožilový drátový balun by neměl být používán více než 250 wattů, pokud s poměrně dobrou jistotou neuvidíte, že váš systém negeneruje nadměrné proudy v běžném režimu.