среда, 13 марта 2024 г.

Шпаргалка по настройкам СУ в трансивере PFR-3 [Match unit in PFR-3 tranceiver guide]

 Данная статья - шпаргалка по настройкам положения ручек, конфигурирующих работу выходного каскада трансивера PFR-3. Можно считать пособием по использованию встроенного тюнера.

Общий вид трансивера:

Вид задней стороны:

Принципиальная схема трансивера:

              Сигнал поступает с блока полосовых фильтров (сдвоенный трех-позиционный переключатель S7/BAND). 
            Переключатель S6/Band аналогово-цифровой (изменяет напряжение кодирующее диапазон) служит для передачи указаний микроконтроллеру о диапазоне.
             На переключатель S8/ Tune подключающий параллельно мост с кольцом FT37-43. При наличии отраженной волны, появляется напряжение на обмотке 25Т, зажигается светодиод D4 SWR. Подключенный мост обеспечивает КСВ для выходного каскада трансивера не более 2, после настройки светодиод не должен зажигаться, а переключатель Tune переводится в положение Work, мост исключается из цепи передачи сигнала.
             Рассмотрим теперь цепь согласования S9/BLT/COAX, S10/High-Z/Low-Z, S11 Rear "Antenna Switch" (подключает землю к черной симметричной клемме, и центральный контакт BNC к красной симметричной клемме) Direct/BLT

Для подключения симметричной линии с Low-Z (НЧ диапазоны, короткие диполи l<λ/2).
S11 Rear, Отжат, Direct (в сторону коаксиального разъема)
S10, Low-Z
S9, BLT
Сигнал приходит на обмотку 5.5T+5.5T со средней точкой. Проходит настройку емкостями. Снимается с понижающей обмотки 4T как симметричный. Разъем BNC не задействован, сигнал на него не поступает. Сигнал на обмотке 10Т в обрыве.

Для подключения симметричной линии с High-Z (ВЧ диапазоны, диполи с l>λ/2).
S11 Rear, Отжат, Direct (в сторону коаксиального разъема)
S10, High-Z
S9, BLT
Сигнал приходит на обмотку 5.5T+5.5T со средней точкой. Проходит настройку емкостями. Снимается с повышающей обмотки 10T как симметричный. Разъем BNC не задействован, сигнал на него не поступает. Сигнал на обмотке 4Т в обрыве.

Для подключения антенны «Длинный луч» или коаксиального кабеля с коррекцией тюнером на понижение. Пример – кабель 25 Ом.
S11 Rear, Замкнут, BLT (в сторону симметричного разъема)
S10, Low-Z
S9, BLT
Сигнал приходит на обмотку 5.5T+5.5T со средней точкой. Проходит настройку емкостями. Снимается с понижающей обмотки 4T как симметричный. Черный «холодный» разъем соединяется с корпусом. Красный «Горячий» разъем с центральным контактом BNC. В данном варианте сигнал может идти на длинный луч в красном разъеме, также идти на гнездо BNC (сигнал трансформирован в СУ). Сигнал на обмотке 10Т в обрыве. Схема рекомендована для подстройки коаксиального кабеля по РЭ к PFR-3.

Для подключения антенны «Длинный луч» или коаксиального кабеля с коррекцией тюнером на повышение. Пример – кабель 75 Ом.
S11 Rear, Замкнут, BLT (в сторону симметричного разъема)
S10, High-Z
S9, BLT
Сигнал приходит на обмотку 5.5T+5.5T со средней точкой. Проходит настройку емкостями. Снимается с повышающей обмотки 10T как симметричный. Черный «холодный» разъем соединяется с корпусом. Красный «Горячий» разъем с центральным контактом BNC. В данном варианте сигнал может идти на длинный луч в красном разъеме, также идти на гнездо BNC (сигнал трансформирован в СУ). Сигнал на обмотке 10Т в обрыве. Указаний по подстройке коаксиального кабеля по РЭ к PFR-3 нет. Но проверить было бы интересно с кабелем 75 Ом.

Для подключения согласованного коаксиального кабеля 50 Ом.
S11 Rear, Отжат, Direct (в сторону коаксиального разъема)
S10, High-Z/Low-Z (любое)
S9, Coax
Сигнал сразу подается на коаксиальный разъем. Положение S10 Low-Z/High-Z не принципиально. Подключение моста должно показать отсутствие свечения светодиода при идеальном балансе сопротивлений.

Не используется
S11 Rear, Замкнут, BLT (в сторону симметричного разъема)
S10, High-Z
S9, Coax
Сигнал сразу подается на коаксиальный разъем. Параллельно подключается обмотка 10Т. Схема не имеет смысла. Только как пример расстройки коаксиального согласования (смотреть по светодиоду)

Не используется
S11 Rear, Замкнут, BLT (в сторону симметричного разъема)
S10, Low-Z
S9, Coax

Сигнал сразу подается на коаксиальный разъем. Параллельно подключается обмотка 4Т. Схема не имеет смысла. Только как пример расстройки коаксиального согласования (смотреть по светодиоду)

Материал подготовил: Лавриненков Игорь / R2AJA

Для связи с автором есть почта: R2AJA at MAIL RU

вторник, 12 марта 2024 г.

Проектируем антенну Inverted-V для работы с симметричной линией [Antenna Inv-V with Twin-lead. Analysis]

 Для работы с симметричной антенной типа Диполь или Inverted-V в нескольких радиолюбительских диапазонах необходимо подавать питание в такую антенну по настроенной симметричной линии, т.к. только это позволяет избежать больших потерь передачи энергии при повышенном КСВ. В данной статье привожу предварительный анализ проекта такой антенны для полевых, а возможно и полустационарных условий. 

Начальные данные:

Предположим высоту подвеса Inverted-V 6 метров, высота краев 2 метра. Материал: Медь
Рассмотрим три длины плеча: 7.5, 10.2, 15.5. метров
Рассмотрим коротковолновые диапазоны: 80-10 метров
Угол для анализа усиления 10 градусов, H-поляризация приоритетная. 
Анализ ДНА по MMANA-GAL (Mininec) / NEC2
Земля средняя ε = 13 σ = 5 мС/м (Зоммерфельда-Нортона в NEC2)
Анализ потерь и приведенного импеданса выполняю по Transmission Line GAL-ANA
Анализ потерь в тюнере выполняю по LC-match GAL-ANA (QL=200, QC=500)

Задачи анализа: 
Определить импедансы антенны и после трансформации линией; 
Определить усиление под углом 10°; 
Определить потери в линии Tub 300 Ом длиной 6,8,10 метров.
(Линия наиболее приближенная к телефонной "Лапше" ТРП/ТРВ 0.4х2) *

Описание файла модели в текстовом виде для Inverted-V c длиной каждого плеча по 7.5 метров.

Inverted-V 7.5
*
14.15
***Wires***
3
0.0, 0.01, 6.0, 0.0, -0.01, 6.0, 8.000e-04, -1
0.0, 0.01, 6.0, 0.0, 6.4, 2.0, 8.000e-04, -1
0.0, -0.01, 6.0, 0.0, -6.4, 2.0, 8.000e-04, -1
***Source***
1, 0
w1c, 0.0, 1.0
***Load***
0, 1
***Segmentation***
800, 80, 2.0, 2
***G/H/M/R/AzEl/X***
2, 0.0, 1, 300.0, 120, 60, 0.0


Сразу отмечаем материал "медь", подключаемое волновое сопротивление 300 Ом.
Для получения необходимых значений моделирования:
1. Открываем модель в MMANA-GAL;
2. Вычисляем усиление, импеданс антенны;
3. Вычисляем приведенный импеданс антенны линией к тюнеру, потери в линии, КПД линии в Transmission Line/GAL-ANA;
4. Оцениваем потери в LC тюнере в LC match/GAL-ANA;
5. Вычисляем полные потери линии и тюнера в Transmission Line/GAL-ANA;
6. Вычисляем суммарный Ку для заданной поляризации и угла излучения.
7. Повторяем вычисления с пункта 2, используя NEC-2 for MMANA.

Результаты вычислений для антенны Inverted-V 7.5 метра, с линиями длиной 6,8,10 метров для MININEC/NEC-2 представлены в таблице:


Описание столбцов таблицы:
"Длина Линии, м";
F, МГц - частота моделирования;
R - активное входное сопротивление антенны;
jX - реактивное входное сопротивление антенны;
КСВ300 - КСВ при подключении антенны к линии с R волновое, 300 Ом;
Ga(10)H,дБ - Усиление антенны под зенитным углом 10 градусов в горизонтальной поляризации;
Ga(10)V,дБ - Усиление антенны под зенитным углом 10 градусов в вертикальной поляризации;
R - активное сопротивление приведенное к тюнеру, после трансформации линией;
jX - реактивное сопротивление приведенное к тюнеру, после трансформации линией;
КСВ50 - КСВ при непосредственном подключении линии к R волновому 50 Ом;
"КПД тюнера" - оценка КПД тюнера при холостых добротностях QL=200 и QC=500;
"Потери тюнера, дБ" - оценка потерь тюнера;
"Потери линии, дБ" - оценка потерь в линии;
"Потери Линия+ Тюнер, дБ" - оценка суммарных потерь;
"КПД линии (Efficiency)" - оценка КПД линии;
КПД общий - оценка общего КПД;
Ку(H) - коэффициент усиления для зенитного угла 10° с учетом потерь в линии и тюнере, горизонтальная поляризация;
Ку(V) - коэффициент усиления для зенитного угла 10° с учетом потерь в линии и тюнере, вертикальная поляризация;

Общий КПД отмечен
Зелёным  - КПД более 75%
Оранжевым - КПД от 50% до 75%
Красным - КПД менее 50%

Выводы по таблице:
Усиление на 80М и 40М, завышено в MMANA
Активное сопротивление на 80М и 40М,  занижено в MMANA
По диапазонам 30М-10М NEC2 дает усиление больше на 1-2 дБ чем MININEC, импедансы подобны.
Длина 7.5 метра - это четверть волны на 30М диапазон, и КПД получился наилучший - около 92%!
Даже если условия согласования улучшаются, и КПД тюнера растет, с ростом длины линии потери в линии увеличиваются быстрее и общий КПД падает.
В большинстве случаев выгоднее ставить более короткую линию, но исключения возможны.
Данный вариант не будет работать в диапазоне 80М, и будет плохо работать в диапазоне 40М при любой длине линии. Во всех остальных случаях общий КПД достигает не менее 75%.
Дальнейший расчет вариантов можно продолжить только с данными из NEC-2, чтобы захватить диапазоны 80М и 40М для не большой высоты подвеса диполя и избежать большого объема вычислений.

Описание файла модели в текстовом виде для Inverted-V c длиной каждого плеча по 10.2 метра.

Inverted-V 10.2
*
14.15
***Wires***
3
0.0, 0.01, 6.0, 0.0, -0.01, 6.0, 8.000e-04, -1
0.0, 0.01, 6.0, 0.0, 9.4, 2.0, 8.000e-04, -1
0.0, -0.01, 6.0, 0.0, -9.4, 2.0, 8.000e-04, -1
***Source***
1, 0
w1c, 0.0, 1.0
***Load***
0, 1
***Segmentation***
800, 80, 2.0, 2
***G/H/M/R/AzEl/X***
2, 0.0, 1, 300.0, 120, 60, 0.0

Результаты вычислений для антенны Inverted-V 10.2 метра, с линиями длиной 6,8,10 метров для  NEC-2 представлены в таблице:


Выводы по таблице:
В большинстве случаев выгоднее ставить более короткую линию, но исключения возможны.
Данный вариант будет плохо работать в диапазоне 80М. Во всех остальных случаях общий КПД достигает не менее 75%.

Описание файла модели в текстовом виде для Inverted-V c длиной каждого плеча по 15.5 метров.

Inverted-V 15.5
*
14.15
***Wires***
3
0.0, 0.01, 6.0, 0.0, -0.01, 6.0, 8.000e-04, -1
0.0, 0.01, 6.0, 0.0, 15.0, 2.0, 8.000e-04, -1
0.0, -0.01, 6.0, 0.0, -15.0, 2.0, 8.000e-04, -1
***Source***
1, 0
w1c, 0.0, 1.0
***Load***
0, 1
***Segmentation***
800, 80, 2.0, 2
***G/H/M/R/AzEl/X***
2, 0.0, 1, 300.0, 120, 60, 0.0

Результаты вычислений для антенны Inverted-V 15.5 метра, с линиями длиной 6,8,10 метров для  NEC-2 представлены в таблице:


Выводы по таблице:
В большинстве случаев выгоднее ставить более короткую линию, но исключения возможны. Можно считать, что данная антенна может работать хорошо на диапазонах от 80М до 10М. 
Красным цветам помечены импедансы, которые сложно согласовать из-за реализации тюнера (слишком большие или маленькие ёмкости, пары ёмкость-ёмкость, индуктивность-индуктивность). Желтым - реализация возможна 1 уникальным вариантом LC (второй сложно реализуется из-за номиналов элементов), детально не отмечал, их здесь больше, чем отмечено.  

Теперь из полученных таблиц можно составить сравнительные, результирующие таблицы дял оценки вариантов. 
Интегральная оценка Ку для ДНА под углом 10 градусов + потери в тюнере и линии 300 Ом по двум поляризациям.


Выводы по таблице:
Таблицы показывают оценку усиления под заданным углом с учётом всех потерь. 
Из этой таблицы получим сравнительные таблицы относительных оценок для разных длин плеч диполя (Inverted-V), разных длин линий, разных поляризаций.

Таблица показывает приоритет короткой линии над длинной в дБ. Исключения отмечены оранжевым цветом. 


D=L6-L8 - выигрыш линии длиной 6 метров, над линией длиной 8 метров;
D=L6-L10 - выигрыш линии длиной 6 метров, над линией длиной 10 метров;
D=L8-L10 - выигрыш линии длиной 8 метров, над линией длиной 10 метров;

Выводы по таблице:
В большинстве случаев линия 6 метров имеет приоритет над линией 8 метров, и сильное преимущество над линией 10 метров, в некоторых случаях более +1 дБ. Линия 8 метров имеет приоритет над линей 10 метров.
В данном случае таблицы по разным поляризациям одинаковы, т.к. оцениваются потери в линии и тюнере, без оценки ДНА.

Оценка Ку от длины плеча диполя для трех вариантов линий в двух поляризациях. Исключения отмечены оранжевым цветом. 


Выводы по таблице:
В большинстве случаев антенна с большей длиной плеча показывает большее усиление. 

Оценка приоритетной поляризации. Положительное значение - показывает приоритет Н над V в дБ. 


Выводы по таблице:
Горизонтальная поляризация   приоритетная для 40-10 метров. Чем короче антенна, и ниже частота, тем больше составляющая вертикальной поляризации. 

Общий вывод по анализу проектирования:
1. Короткая линия в большинстве случаев приоритетнее длинной. В показанных вариантах от 6 до 10 метров выигрыш может достигать более 1 дБ при сложном согласовании (малые R, большие jX), но в большинстве случаев Z выигрыш не превышает 0.5 дБ, что позволяет использовать каждый представленный в сравнении вариант.
2. Длинное плечо антенны приоритетнее короткого в большинстве случаев. Так если требуется уверенная работа на диапазоне 80М, следует выбрать вариант 15.5 метра. Такой размер плеча антенны позволяет работать на диапазонах от 80 до 10 метров.  Если 80М не требуется, но нужен 40М, можно использовать плечи по 10.2 метра. В данном варианте имеется некоторое ухудшение Ку для диапазона 20М, из-за большого импеданса антенны в этом диапазоне (в сравнении с вариантами 7.5 и 15.5 метров). Если предполагается работа на ВЧ, и редкие заходы на 40М, допустимо использовать антенну с длиной плеча 7.5 метра, она обеспечит уверенную работу на диапазонах от 30М и выше и некоторую возможность проведения связей на 40М, для 80М она не подойдет. 
3. Следует представлять размеры этих антенн! Например на сильно заросшей лесной поляне достаточно сложно повесить диполь с плечом более 7.5 метров, провод многократно цепляется об ветки. Это из опыта использования диполей на 20М и 40М, иногда, 40М разворачивать не хочется по той же причине. Если использовать удочку, длинный диполь может оказаться еще и тяжелым и серьезно искривлять её. 
4. Размеры линий и антенн могут быть изменены в широких пределах, т.к. настройка выполняется с помощью согласующего устройства. 

Для более точного результата необходимо измерить коэффициент затухания α для каждой желаемой частоты у двухпроводной линии, которая может отличаться от 300-омной и дальнейшие вычисления КПД линии выполнять по формуле 
nl = 1 / [1 + 0.115*(ai+ad)*(КСВ+1/КСВ)], где 
ai = 0.723*L*sqrt(f) / (d * Zв)  - теоретическая оценка омических потерь в дБ, частота в МГц, d в мм, L в м.
Оценкой потерь в диэлектрике  ad = 0.0091*f*L*sqrt(ε)*tg_d  (дБ) можно пренебречь.
* В данном анализе не учитываются потери в БалУне между симметричной линией и тюнером.

Линии типа ТРП/ТРВ одножильные и хрупкие, важно иметь механизм оперативной оценки повреждения проводника в такой линии + линию под замену. 

 Дополнительные материалы:

Материал подготовил: Лавриненков Игорь / R2AJA

Для связи с автором есть почта: R2AJA at MAIL RU

вторник, 27 февраля 2024 г.

Преимущество Т-тюнера над Г-звеном [T-coupler vs LC-match]

Использую дома антенну-луч (около 40 метров), Т-тюнер работает с ней, но меня всегда удивляло, почему я использую для настройки только переключение катушки и ёмкость со стороны трансивера, а ёмкость со стороны антенны (нагрузки) почти не влияет на настройку!? 

Если посмотреть на программе SimSmith 14.14 (от AE6TY), то это вполне возможная ситуация. Я рассмотрел несколько гипотетических импедансов, возможных для антенны-луча. Частота анализа принята 7 МГц (влияет на номиналы реактивностей в тюнере)
Первый случай, высокий импеданс Z=2000+j500, ситуация характерная для полуволновых и волновых лучей. 
Изменение Са (со стороны антенны) с 300 до 500 пФ изменит настройку по КСВ с 1.012 до 1.021.
Изменение с 300 до 150 изменит настройку по КСВ с 1.012 до 1.03.
Изменение до 50 изменит настройку по КСВ  до 1.2. 
Здесь мы и наблюдаем случай, когда антенная емкость оказывает незначительное влияние на общую настройку системы. Для случая отрицательной реактивности нагрузки Z=2000-j500 ситуация схожая. В данном случае точность настройки большей частью зависит от дискретности шага индуктивности, как и в LC - тюнере.
Второй случай, средний импеданс Z=500+j500, скорее всего такую ситуацию можно получить при произвольной трансформации Z в симметричной линии.
Здесь уже обе емкости влияют на на стройку, причем засчет ёмкости антенны, можно компенсировать дискретный шаг катушки. Как правило для настройки используется именно катушка с переключениями, а конденсаторы - переменные с плавным изменением. И зачастую для LC тюнера бывает не получается настроить луч, т.к. не хватает нужного значения индуктивности. В примере показана настройка с L=5 мкГн, Са=97 пФ, Ст=133 пФ, КСВ=1.011. 
Допустим, у нас в катушке нет 5 мкГн, а есть 3 мкГн, тогда
L=3 мкГн, Са=34 пФ, Ст=170 пФ, КСВ=1.42. точное согласование уже не достигается
Допустим, у нас в катушке нет 5 мкГн, а есть 4 мкГн, тогда
L=4 мкГн, Са=53 пФ, Ст=151 пФ, КСВ=1.01.
Допустим, у нас в катушке нет 5 мкГн, а есть 6 мкГн, тогда
L=6 мкГн, Са=267 пФ, Ст=115 пФ, КСВ=1.006. 
Допустим, у нас в катушке нет 5 мкГн, а есть 7 мкГн, тогда
L=7 мкГн, Са=500 пФ, Ст=103 пФ, КСВ=1.16, считаем, что максимальная величина емкости равна 500 пФ и точное согласование уже не достигается. 

Если бы мы использовали LC-звено (ФВЧ, половинка Т-тюнера)), то решением было бы      L=6.72 мкГн, Ст=105 пФ, КСВ=1.007
Допустим, у нас в катушке нет 6.72 мкГн, а есть 7 мкГн, тогда в лучшем случае при Ст=102 пФ, КСВ=1.068
Допустим, у нас в катушке нет 6.72 мкГн, а есть 8 мкГн, тогда в лучшем случае при Ст=93 пФ, КСВ=1.288
Допустим, у нас в катушке нет 6.72 мкГн, а есть 6 мкГн, тогда в лучшем случае при Ст=114 пФ, КСВ=1.17
Допустим, у нас в катушке нет 6.72 мкГн, а есть 5 мкГн, тогда в лучшем случае при Ст=130 пФ, КСВ=1.5

Можно считать, что в данном примере LC тюнер обеспечивает точное согласование только при одном варианте индуктивности, а Т-тюнер - на интервале от 4 до 6 мкГн! Похожая ситуация для случая отрицательной реактивности нагрузки Z=500-j500

Третий случай, низкий импеданс c реактивностью Z=25+j500, что-то из области   "экзотических" антенн

В примере показана настройка с L=2 мкГн, Са=35.1 пФ, Ст=114.7 пФ, КСВ=1.008 (точная настройка)

Допустим, у нас в катушке нет 2 мкГн, а есть 1 мкГн, тогда в лучшем случае при Са=41.7 пФ, Ст=500 пФ, КСВ=1.52 (нет точной настройки)

 Допустим, у нас в катушке нет 2 мкГн, а есть 3 мкГн, тогда в лучшем случае при Са=31.3 пФ, Ст=75 пФ, КСВ=1.01 (точная настройка)

Я привожу здесь значения ёмкости Са с точностью одна десятая, т.к. настройка очень острая! 

Теперь заменим Т тюнер на его половинку - Г звено (LC), ФВЧ, емкость со стороны нагрузки (антенны). 

Решение: L=1.15 мкГн, Сa=43.3 пФ, КСВ=1.006

Допустим, у нас в катушке нет 1.15 мкГн, а есть 1 мкГн, тогда  Сa=43.27 пФ, КСВ=1.16

Допустим, у нас в катушке нет 1.15 мкГн, а есть 1.5 мкГн, тогда  Сa=43.3 пФ, КСВ=1.259

Допустим, у нас в катушке нет 1.15 мкГн, а есть 0.75 мкГн, тогда  Сa=43.47 пФ, КСВ=1.665

Здесь точное значение емкости, почти не изменяется, и его изменение никак не улучшает ситуацию, при отклонении значения индуктивности от единственно правильного. 

Четвертый случай, низкий импеданс c реактивностью Z=25-j500, что-то из области  укороченных антенн

Решение: L=1.07 мкГн, Сa=453 пФ, Cт=32, КСВ=1.005. Половинка такого тюнера, ни правая ни левая не может согласовать данный импеданс! Подойдет либо левая часть с двумя индуктивностями (10.8 мкГн последовательно, 1.1 мкГн параллельно), либо потребуется схема ФНЧ (со стороны трансивера Ст=454.7 пФ, L последовательно = 11.94 мкГн)

Выводы: 

1) В области высоких импедансов Т тюнер работает подобно LC тюнеру. Точность настройки определяется значением индуктивности (её дискретом).

2) В области средних и низких импедансов, Т тюнер может обеспечить более точную настройку, в некотором интервале индуктивностей. 

3) Как правило Г-звено имеет переброс ёмкости относительно концов катушки (или катушки относительно концов емкости), но не имеет более сложного переворота ФНЧ-ФВЧ. Единственный вариант тюнера, способного на это видел у Владислава RM4HQ:

https://radio-wave.ru/forum/entry.php?588-Эксперименты-с-полевой-антенной-и-СУ

Варианты топологий СУ RM4HQ:

Поэтому в большинстве случаев Т-тюнер может согласовать недоступное выбранной топологии (ФНЧ/ФВЧ Г-звено) - Z 

Материал подготовил: Лавриненков Игорь / R2AJA

Для связи с автором есть почта: R2AJA at MAIL RU

понедельник, 26 февраля 2024 г.

Трехобмоточный БалУн по напряжению [The Tri-Coil Air BalUn]


(Фото изготовленного образца, присоединенного к Т-тюнеру)

 Для работы с антенной, питаемой по симметричной линии правильно использовать симметричное согласующее устройство. Примером такого устройства может быть MFJ-974(b). 

В составе тюнера попарно совмещенные конденсаторы, индуктивность, ВЧ-сигнал подводится от разъема к согласующей системе по экранированному ферритовыми колечками коаксиальному кабелю. 

Некоторые несимметричные тюнеры, например MFJ-941 имеют в своем составе БалУн 1 к 4, выполненный на ферритовом сердечнике, это компромиссное, но допустимое решение. 

А что делать, если под рукой нет тюнера с симметричным входом, а есть только обычный несимметричный Т или LC тюнер? Для перехода от симметричной нагрузки к нессиметричной применяются специальные преобразующие устройства или БалУны.  
Балуны бывают двух видов:
   1. Напряжения. Они выравнивают напряжения относительно земли на своих симметричных выходах.
   2. Тока. Они выравнивают токи в каждой из половинок нагрузки, подключенной к симметричным выходам балуна.
 "Балун напряжения -  это трехобмоточный балансный трансформатор или трансформатор с заземленной серединой выходной обмотки. И, как в любом балансном устройстве, где один сигнал вычитается из другого, степень симметрирования (балансировки) может достигать 40...50 дБ .
   Балун тока - это либо развязывающий дроссель на кабеле, либо трансформатор с двумя разными обмотками. В Балуне тока принцип состоит в том, чтобы на пути паразитного тока асимметрии поставить большой реактивный импеданс: jXL большого дросселя  или -jXC малой межобмоточной емкости. Ток асимметрии не подавляется в ноль, а лишь ослабляется последовательным импедансом. 
   Поэтому при сопоставимых затратах на изготовление, балуны напряжения дают лучшее симметрирование. Но только на идеально симметричной нагрузке и на одном-двух соседних диапазонах (при изменении частоты нарушается балансировка"
В данном материале рассмотрим трехобмоточный балун или балун напряжения. 

Или структурно его можно изобразить так:
Две катушки (желтая и красная) используются в качестве прямого сквозного питания, одна для центрального проводника, а другая для внешнего проводника, они подключаются непосредственно к симметричной линии, а синяя катушка, компенсирующая, выравнивает напряжения относительно земли на симметричном выходе балуна. 
Показана принципиальная схема трехобмоточного балуна, нагруженного на измерительную оснастку (R1+R2). R3 и R4 представляют собой внутренние сопротивления векторного анализатора (VNA).
Показан результат моделирования трехобмоточного балуна   с коэффициентом связи между катушками равным 0,9, что соответствует хорошему воздушному трансформатору. Подавление синфазной составляющей изменяется от -30 дБ на 3.5 МГц, до -13 дБ на 28 МГц. (по DL2KQ)

Рассмотрим теперь конструктив такого БалуНа.
Для изготовления используется водопроводная неметаллизированная полипропиленовая труба с диаметром 2.5 см. Для катушек берется эмалированный провод с диаметром 1.5 мм. Количество витков каждой катушки девять. Перед намоткой в трубе подготавливаются отверстия с отступом равным ширине провода, и смещением около 5 мм по окружности трубы.
Я изготовлю макет БалуНа используя материалы, которые есть под рукой. Полиэтиленовая труба подходящего размера и эмалированный провод   с диаметром 1 мм. 
Длина укладки получится примерно 27 мм и около 10 мм я оставлю запас на различные неровности моего провода и учета толщины эмали.  Все обмотки укладываем последовательно.
У меня получилась такая укладка обмоток. 
Индуктивность каждой обмотки изготовленного балуна составляет около 1.5 мкГн. Данная величина связана с нижней рабочей частотой балуна, для представленного образца которая предполагается 80М. Трехобмоточный балун без сердечника, намотанный в три провода вносит в дифференциальную линию дополнительную индуктивность. Её величина определяется  формулой:
2L•(1 - k);
где:
L – индуктивность одной обмотки;
k – коэффициент связи между обмотками.
Балун с k = 0,9 (воздушный балун намотанный в три провода) и L = 1.5 uH внесет в линию только 0,3 uH.  
Соединяем пайкой выводы третей катушки с выводами первой и второй катушек. Присоединяем разъемы/ Получаем такой БаЛун. 
Самое время теперь провести измерение характеристик полученного макета БалуНа.
Сначала оценим потери в измерительных проводах

Коэффициент передачи получился в худшем случае -0.38 дБ, запомним, что такую величину ослабления вносят измерительные проводники.
Нагружаем симметричный выход на сопротивление 50 Ом, смотрим КСВ

КСВ в рабочей полосе частот от 3.5 до 28 МГц получился от 1.6 до 2.2. Повышенное значение  нас не должно беспокоить, так как БалУн будет подключаться к антенному тюнеру.
Подключаем БалУн для измерения коэффициента передачи

Коэффициент передачи в рабочей полосе частот от 3.5 до 28 МГц получился от -1.7 дБ до -0.9 дБ. Истинное значение  больше примерно на 0.38 дБ.  
Теперь нагружаем симметричный выход БалУна на измерительную оснастку и смотрим коэффициент подавления синфазного тока.  


Подавление получается около 20 дБ на всем КВ диапазоне.
Теперь мне осталось проверить возможность подключения БалуНа к симметричной антенне
Сейчас мы видим макет симметричной антенны, питаемой по симметричной линии.
От тюнера до трансивера сигнал будет передаваться по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 50 Ом. (смотри фото вначале статьи)
После настройки, получим следующий график КСВ в рабочем диапазоне 10 метров.
Попробуем получить регистрацию сигнала с удаленного скиммера, в телеграфе. Выходная мощность 5 Вт. Получена регистрация сигнала от DD5XX из Германии:
Переключаем антенну на автономный маяк  и попробуем получить регистрацию сигнала с удаленного скиммера WSPR. Выходная мощность маяка не более 200 мВт. 
Посмотрим, сколько WSPR регистраций поступило в систему WSPRnet. 
Получено 55 регистраций за 5 циклов передач маяка
Как видим, даже через такую уменьшенную антенну получается передавать сигнал в эфир.  

Материал подготовил: Лавриненков Игорь / R2AJA

Для связи с автором есть почта: R2AJA at MAIL RU