Het principe van de unun
Dit is het principe van de unun, meer over baluns/ununs hier: http://www.pa4tim.nl/?p=52
Een 1:9 zet de impedantie van je antenne om naar een 9x lagere. Dat doet hij met het ohmse maar ook het imaginaire deel. Maar dat doet hij bij alle waarden dus niet alleen hoogohmig. Een eindgevoede antenne kan erg goed werken. Alleen heeft hij ook een goede aarde nodig. Dus een radialen-net of RF. Dan kan hij elke impedantie hebben van laag tot hoogohmig van resonant tot reactief. Dat wordt bepaald door de lengte en de hoogte. Zonder goede aarde is hij altijd hoogohmig. Het reele deel kan van bijna niets tot meer dan 1000 ohm zijn, het imaginaire deel zal altijd gigantisch zijn.
Een eindgevoede antenne is dus niet altijd hoogohmig. Maar op de manier zoals hij meestal wordt toegepast, dus gewoon een stukkie draad is hij dat wel. Maar die impedantie is niet puur ohms. Je hebt het dan over |Z|. Een |Z| van 1200,03 ohm kan een Z van 9-1200j zijn. Dat is inderdaad erg hoogohmig maar het deeltje wat belangrijk is, is hier maar 9 ohm. Als je dat nu aan een 1:9 hangt wordt die 1200j 9x zo laag maar die 9 ohm ook. In dat geval kun je beter een tuner gebruiken want ook al kun je na die unun makkelijker het reactieve deel tunen, je tuner rendement wordt erg laag want hij moet het reele deel wel erg veel verhogen. Dus zomaar een stuk draad aan je coax knopen levert een hele reactieve antenne op. En een reactantie is geen goede antenne. Het ohmse deel is verantwoordelijk voor het rendement. (het ohmse deel bestaat ook nog voor een deel uit andere delen die rendement verlagend werken zoals koper en grondweerstand )
Maar nu de metingen. De ringkern was een 4C65 met 11 windingen trifilair parallel gewikkeld dun draad en mooi verspreidt over de kern.
De unun is aan een DUT houder bevestigd en de load van 470 ohm ook. De unun en load zitten op een gecalibreerde DUT houder. Je moet altijd alles testen. Nooit zomaar aannemen dat het wel klopt. Dus eerst calibratie en dan wat controle metingen (short, load, open bv)
Daarnaast test ik eerst de laod zonder unun in de DUThouder om te weten hoe hij er uit ziet. In dit geval een 470 ohm inductieloze weerstand met ongeveer 1mm pootje per kant.
De 470 ohm " kunstantenne"
Voor de niet VNA kundige. Kijk naar de groene en paarse cijfertjes. Je ziet dat de weerstand 467 ohm is met een heel klein imaginair (reactief) deeltje. Dat is op het geheel verwaarloosbaar. Nu we weten dat we een ideale antenne hebben hangen we de unun er tussen (OK, ideaal zou hij 450 ohm zijn)
de " ideale kunstantenne" met 1:9 unun
Nu zijn wij netwerk gekken geintresseerd in de fase, R en jX, Rl en Rho maar de gemiddelde amateur wil maar een ding weten, hoe is mijn SWR (donkergroen). Nou, dat valt niet tegen. Je ziet dat het ding echter meer doet dan de impedantie omzetten. Het voegt ook wat paracitaire elementen toe. Dat heeft effect op de hoge banden maar de swr is nog altijd bruikbaar.
Maar wat doet het met een “echte” antenne, dus de gemiddelde echte langdraad met ook een hoog imaginair deel. Dit is de realistische kunstantenne:
lange en hoog hangende Antenne.
LET OP, dit is dus een instelbare kunstantenne. Het impedantieverloop is dus niet realistisch. Een echte antenne zal veel grilliger verlopen met resonantie pieken en veranderen tussen inductief en capacitief. Voor deze metingen niet interessant maar denk dus niet dat deze balun daarom breedbandig is. Een echte antenne kan 5-2000j zijn op 160 en 800+1200j op 20 meter. Het gaat mij erom wat de unun doet met reactanties en wat hij doet bij welke frequentie en dan is een kunstantenne die een beetje gelijkmatig is, voorzover mogelijk, een mooie referentie. Ondanks dat dit een lekker lang en hoog hangend stuk draad zou kunnen zijn kunnen we er zo niets mee. daarom hier ook de unun aan:
Nu met 1:9
We hebben nu een antenne die dmv van een beetje tunen heel goed werkbaar is tot 20 meter. Daarboven is de SWR nog steeds hoog doordat de balun zelf ook invloed uitoefent.
Nu een te korte, korter dan een halve golf, en te laag hangende antenne. Zeg maar de antenne van de gemiddelede 1:9 bouwer. Een meter of 10 tot 15 op 5 tot 10 meter hoogte.
Een te korte en laaghangende antenne
Je ziet dat hij nog steeds heel hoogohmig is. Alleen is dat voornamelijk reactief. Dat zie je mooi in de smith chard. de antenne zit helemaal aan de buitenkant. De 4e groene kolom geeft het ohmse deel aan. die paarse cijfertjes zijn andere koek. De SWR is enorm. Wat gaat de UNUN hier doen ?
Te korte antenne met 1:9
Je ziet dat de VSWR nog steeds slecht is. Het imaginaire deel is een stuk lager geworden, 9x, maar de toch al lage reele weerstand is ook 9x zo laag en daarmee is je antenne niet verbetert. Hier is een tuner zonder unun beter op zijn plaats. Je ziet hier ook iets gebeuren wat het geheel zo onvoorspelbaar maakt en er voor zorgt dat veel mensen denken dat de praktijk anders is. De R op 160 meter is hoger geworden. Vreemd ? Nee, dat komt door een ongewenst effect in de combinatie unun en antenne. Er ontstaat een resonantie in de unun die de impedantie verhoogt. dit is mooi meegenomen maar ook erg onvoorspelbaar en een van de redenen waarom baluns en ununs wel eens in rook opgaan. in resonantie kunnen de kringstromen en spanningen aardig oplopen.
Maar ik wil voor iedereen wat bieden dus hier komt een nette antenne, een gewone langdraad van bv een halve of hele golf op een behoorlijke hoogte.
Dit keer alleen de ” after” plaat. Ervoor is dus alles 9x zo hoog. Dit zou een hele leuke antenne zijn om te gebruiken. Klein beetje tunen om het reactieve deel eraf te halen en je bent er. Behalve dan op de hoge banden. daar gooit de 1:9 roet in het eten. Die waren beter af zonder.
Het verlies in de balun bij een perfecte 450 ohm antenne en 1:9
Hier zie je het verlies in de unun aan de pure 467 ohm antenne. De schaal is 0,1db per divisie dus al ziet het er erg uit op 10 meter, het valt best mee. Zeg maar verwaarloosbaar. Maar als de antenne niet perfect is nemen de verliezen waarschijnlijk wel toe. Ik kan dat niet zuiver meten maar software matig zouden de verliezen tot 8dB kunnen oplopen bij te korte en voornamelijk reactieve antennes. Deze kun je daarom beter tunen zonder unun.
voor de liefhebber, de 1:9 correct afgesloten in een S11 meting:
reflectie coëfficiënt van perfect afgesloten unun
Ik heb deze unun nogmaals gemaakt maar nu van dik draad zoals hij meestal wordt gemaakt. Daarmee zit hij aardig vol.
De tweede unun
Je ziet dat dit dikke, dicht op elkaar gewikkelde en getwiste draad de prestaties op de hoge banden beinvloedt. Deze sweep is dus wanneer de unun gekoppelt is aan die 467 ohm weerstand.
Maar deze keer heb ik er ook een eind draad aangehangen. Eerst gaat er 10m omhoog en dan vanaf 14m hoogte gaat er 25,5m horizontaal aflopend naar 5m hoog,
Dit is de antenne zonder unun:
Eindgevoede antenne zonder unun
Dan zie je wat ik eerder bedoelde. Hier vliegen de impedanties omhoog en omlaag. Zwart is de SWR. Op 160 meter is deze 50 ohm met een klein reactief deel. Met een SWR van 1.7 prima bruikbaar. Op 80 meter en hoger is het veel te hoogohmig.
Nu met unun:
Nu met unun
160 meter kan ik nu vergeten. Maar de rest is nu makkelijker te tunen.
Over dat tunen. Waarom dan toch een unun, uiteindelijk kan die tuner bovenstaande antenne zonder unun ook makkelijk aan ? Er zijn twee opstellingen mogelijk. De langdraad direct aan de tuner of tussen tuner en draad een stuk coax. In dat tweede geval is een unun voordelig. De swr op je coax wordt lager en dat verbetert het rendement van je systeem. De coax verliezen lopen op met lengte en frequentie maar ook met de swr. Heel simpel, als een signaal 10x de kabel op en neer moet voor het uitgezonden is dan legt het 20x de afstand af en als het verlies 1dB is dan is er nu 20x 1dB verlies. Dus door de swr terug te brengen bij de overgang antenne/coax verminder je de verliezen.
