lengte van de coaxiale kabel in een Guanella balun.

Beste Martin.
Een korter of langer stuk coax kan noodzakelijk zijn om aanwezige "mis-impedanties" te corrigeren of aan te passen.
Deze mis-impedanties kunnen Ohms, capacitief of inductief zijn.
Zoek maar op Internet naar coax-impedantie aanpassingen.
B.v hier
In some instances lengths of coax cable are cut to a specific length to act as an impedance transformer or a resonant circuit, then this needs to be taken into consideration when determining the required length of coax cable.

https://www.electronics-notes.com/articles/antennas-propagation/rf-fee…

ruud exPA0ROJ

Ha Martin V,

Interessante vragen kan jij stellen maar zonder context
Een Guanella ( Brown Boveri ) is volgens het Lecherlijn systeem !
Het geen jij bedoeld is volgens het delaylijn systeem.
Dat is bijvoorbeeld een kwart λ x V_c zoals je aangeeft.
Het gaat om de loopt tijd, door nu een klein beetje te schuiven in de vertraging ( lengte ) kan je invloed uitoefenen op de reactantie ( fase ) van het te combineren signaal.
Hetgeen @Bapaktus aangeeft dit is uiteraard zeer smalbandig !

Groet,
Henk.

kortsluitstubs kan natuurlijk ook nog, om een bepaalde frequentie uit te filteren.

Bedankt alvast voor de reacties.
Ik heb nog een kleine toevoeging betreffende mijn vraag die ik ook anders kan formuleren:
In hoeverre is een Guanella balun breedbandig.
Als nu blijkt dat ik bijvoorbeeld makkelijk een lengte van 30cm kan aanhouden, is dat misschien helemaal niet zo slecht.

Ik ga die balun voor een paar Mosfets gebruiken, het leuke daarvan is dat in de datasheet de S-parameters staan.
Alleen weet ik niet hoe ik daarmee moet werken, want dat heb ik nooit eerder gedaan.
Zijn die waarden van de S-parameters van toepassing op lengte van de kwart golf transmissielijnen?

Ha Martin V,

Een Guanella transformator heeft een redelijke bandbreedte zeker uitgevoerd als een hybride dus met ferriet !
Dan maak ik van 5 MHz tot 1000 MHz + / - 2 dB maar in een gebied van 300 MHz 0,5 dB.

De lengte van je getwiste draad of coax kabel is bepalend voor de hoogste frequentie het ferriet materiaal voor de laagste.....
Dit heeft dus niets meer met een kwart λ vandoen het is een breedband hybride transformator.

Als jij speekt van 30 cm dan denk ik dat je twee verschillende systemen door elkaar haalt.
Ga je dit dan ook op een ferriet kern wikkelen
Ik wacht even je antwoord af voor ik verder ga, de Smith kaart is bij uitstek te gebruiken op transmissielijnen.
Maar er zijn andere manieren om met de S-parameters te werken.

Groet,
Henk.

Op 15 november 2021 19:24:39 schreef Martin V:
de kwart golf transmissielijnen

Guanella heeft het nergens over kwartgolflijnen.
Het is een bifilair gewikkeld stukje transmissielijn. De common mode impedantie tussen in- en uitgang zorgt ervoor dat in- en uitgang onafhankelijk van elkaar gebalanceerd, ongebalanceerd, of iets ertussenin kunnen zijn.
Met ingewikkelder combinaties kun je ook impedanties aanpassen. In feite was dát Guanella's hoofddoel; het balun-effect was een mooie bijkomstigheid.
Hieronder het artikel van Guanella.

Hallo Henk en Frederick E. Terman.

Intussen ben ik een stuk verder gekomen met informatie die ik zelf tussen "mijn documenten" op mijn computer had staan, dat is Application Reports AN749 van Motorola: Broadband Transformers and power combining techniques for RF
Waar het interessant wordt op pagina 3 de zevende regel, waar het over de Guanella transformator gaat, hoewel die naam in dit document helemaal niet voorkomt.

Ik was er al vanuit gegaan dat als de lengte van de transmissielijn niet relevant is, dat ik dan maar de zelfinductie gebruik om de lengte van die lijn te bepalen.
En dat is ook wat er in dit verslag staat op pagina 1.
De zelfinductie van de lijn is viermaal de laagste impedantie, op de laagste gebruikte frequentie en dat omgerekend in inductieve reactantie.
In mijn geval is dat 200 ohm op 80MHz en dat is een zelfinductie van 398nH.
Via de draadlengte calculator naar zelfinductie heb ik de draad diameter van 0,94mm ingevuld voor de kern van de coaxkabel.
Bij 310mm lengte is de zelfinductie 399nH.
En dit is ook wat er wordt gezegd in het document/verslag.

Frederick E. Terman, in dat verslag heb ik inderdaad gelezen dat de lengte van de transmissielijn niet belangrijk is, als die maar lang genoeg is voor de laagste frequentie.
Nog bedankt voor het document, dat heb ik aandachtig doorgelezen.

Ik ga 25 ohm coaxkabel gebruiken om van 12,5 naar 50 ohm te transformeren en dat kan ik eventueel met behulp van dubbelgats ferrietkernen doen.
Daarvoor heb ik een geschikte ferrietkern van Epcos gevonden die tot 250MHz is te gebruiken.
De beide Mosfets in de balansversterker geven slechts een klein vermogen af van 12 Watt samen, zodat ik gewone BN 202 dubbelgats kernen gebruik en dunne coaxkabel gebruik.

Beste Martin,
voor impedantie aanpassingen gebruik ik het gratis programma PASAN.
Ik heb in mijn voorbeeld een frequentie gekozen van 100 MHz.
Let op,
Dit is alleen een impedantie aanpassing.
Wanneer je mantelstromen wil opheffen met als oorzaak het aansluiten van Balanced >> Unbalanced moet je dat aan de kant van de antenne doen.
Ik weet niet of je een stukje coax hebt van 12,5 OHm, anders twee stukjes coax van 25 Ohm parallel en die door een ferrietkraal rijgen..
En daarna het stuk coax van 25 Ohm en vervolgen dan met 50 Ohm kabel.
Wanneer je opgeeft voor welke frequentie dit bedoeld is kan ik je de juiste lengte van het stuk 25 Ohm coax geven.
Of, nog beter, ik kan je dit programma PASAN naar je toe sturen.
ruud exPA0ROJ

Beste Bapaktus,

Voor een balans versterker gebruik ik die Guanella stroom balun.
Deze transformeert precies van 12,5 ohm symmetrisch naar een belasting van 50 ohm.
De 12,5 ohm is de symmetrische belasting tussen de twee transistoren.

Daarvandaan gaat de coaxkabel naar een 1:1 stroom transformator welke de aansluiting verzorgd van een symmetrische uitgang naar een asymmetrische uitgang en één kant van de kabel aan de aarde verbonden wordt.
De impedantie van de gebruikte kabel in de balun is: √zin x Zuit.
Dat is dus 25 ohm kabel.

Deze manier van impedantie transformatie wordt veel toegepast, ik heb daarover niet veel te vragen, dat is op zich wel duidelijk voor mij.
Ik transformeer van een symmetrische naar asymmetrische belasting.

Alleen de lengte van de 1:1 stroom balun is nog een onbekend gegeven, maar ook over deze coaxkabel komt een ferrietkerntje.
Hoewel ik zie op de afbeelding hierboven dat deze 1:1 transformator helemaal niet nodig is en één van de uitgangen van de 1:4 balun direct met de aarde is verbonden.

Ha Martin V,

Voor wat de je transmissielijn betreft daar kan je alles voor gebruiken ( nauw ja alles ),
maar de impedantie is niet van belang zolang je lijnstuk korter dan 1 / 4 λ blijft.
Wat ik aan hou is 1 / 20 λ voor de kortste golflengte.
Je kan dus je 50 Ω kabel goed gebruiken......

Groet,
Henk.

Op 17 november 2021 11:01:23 schreef electron920:
Voor wat de je transmissielijn betreft daar kan je alles voor gebruiken ( nauw ja alles ),
maar de impedantie is niet van belang zolang je lijnstuk korter dan 1 / 4 λ blijft.
Wat ik aan hou is 1 / 20 λ voor de kortste golflengte.
Je kan dus je 50 Ω kabel goed gebruiken......

Groet,
Henk.

Henk dat is een geweldig goed antwoord want dat was de vraag waarmee ik dit topic van start ging.
Voor een maximale werkfrequentie van 108MHz kom ik dan uit op 140mm afgerond naar boven.

Maar nu heb ik nog een andere vraag voor een ander project waarbij ik vier eindtrappen wil combineren tot één 50 ohm uitgang.
Daarvoor heb ik de onderstaande tekening gemaakt.

Ferriet hulzen worden over de transmissielijnen geplaatst, alle impedanties worden in serie geschakeld en daardoor wordt tweemaal 100 ohm symmetrisch verkregen.

Over de impedanties van tweemaal 100 ohm, is 200 ohm wordt een breedband balun geplaatst welke van 200 naar 50 ohm transformeert.

Eigenlijk zou ik daar 100 ohm coaxkabel voor moeten gebruiken, maar kan ik daar ook gewone 50 ohm coaxkabel voor gebruiken?

Ha Martin V,

Dit is wel een hele simpele combiner deze is niet volledig aangepast.
En heeft zeker geen of nauwelijks ontkoppeling tussen de porten maar misschien in jou situatie ook niet nodig !
Je kunt vaak beter een lijn balans gebruiken ik zal een tekening maken.

De impedantie van de coaxkabel is indien de lengte kleiner is dan 0,1 λ is onbelangrijk !
Het wordt pas na ≈ 0,1 λ relevant op dat moment combineren de gedistribueerde inductantie en gedistribueerde capaciteit om het effect te produceren dat we kennen als karakteristieke impedantie.

Groet,
Henk.

Ha Martin V,

Ik heb nog even naar jou ontwerp gekeken en iets aangepast.
Daarvoor heb ik een coax kabeltje aangesneden en een foto gemaakt ( voor de duidelijkheid ) .

Dit zijn drie stukjes 50 Ω incl. lijn balans ik zal deze volgende week bouwen en meten in het gebied van 50 MHz tot 200 MHz.
Belangrijker is altijd ( want dat blijft een uitdaging ) hoe een en ander te construeren !

Heb je al eens bekekenen naar de mogelijkheid om het koppelelement op de print te etsen ?
In het verre verleden heb ik voor de Zwitserse P.T.T. voor in de F.M. band koppelfilters gemaakt 1 kW 87 MHz .... 110 MHz op de print geëtst....

Groet,
Henk.

Hallo Henk,

bedankt alvast voor het reageren op mijn post.
Als ik het goed begrijp is de uitgang van de door jouw getekende combiner, niet de twee bovenste of de twee onderste aansluitingen, maar de middelste rechts is de uitgang.
Alle overige zijn de ingangen,als ik het juist heb.

Wat betreft die combiner dat is niet voor de VHF maar voor de HF, het is een heel ander project, namelijk de korte golf tussen 4 en 26MHz.
Wat ik zou kunnen doen is onderstaande vier poort combiner kunnen kopen:

https://www.communication-concepts.com/psc-4h/
Echt goedkoop is dat niet en zelf maken lijkt mij een goede optie.
Ook op E-bay worden zulke combiners regelmatig aangeboden, maar zelf maken is veel goedkoper denk ik.
Hoewel ik daar wel speciale materialen zoals coaxkabel van 25 ohm en ferrietkernen voor zal moeten kopen en dat maakt het weer duurder om zoiets te fabriceren.
De bedoeling is om vier eindtrappen van 300 Watt per stuk te combineren tot één uitgang.

Mijn eerste idee was om alle uitgangen met elkaar in serie te verbinden.
Dan is het geen 50 ohm meer voor de uitgang, maar dat kan ik dan weer omlaag transformeren naar 50 ohm.
Dat lijkt mij naderhand toch geen goed idee, beter is het op een bestaande manier te doen, eventueel met een Wilkinson 2 poort of 4 poort power combiner.

Overigens heb ik via de e-mail heel veel documentatie ontvangen over de Guanella breedband balun, maar ook over power combiners.
Ite hartelijk dank daarvoor.

Nog even een kleine update hier.
Ik heb mij wat meer verdiept in Wilkinson power dividers en splitters.
Daarbij kwam ik uit op een video van KF5OBS die een lezing hierover houdt: https://www.youtube.com/watch?v=3IAVJ4gVunE
Een Wilkinson power divider is in feite twee kwartgolf transmissielijnen aan één kant bij elkaar geschakeld als de uitgang.

Dit kan ook worden gemaakt uit "lumped elements" uit spoelen en condensatoren, waarbij iedere spoel of condensator een reactantie van 70,7 ohm heeft.

Het bedoelde frequentiebereik loopt van 4 tot 26MHz en een Wilkinson combiner heeft niet zo groot of voldoende bandbreedte zodat ik een andere oplossing hiervoor zal moeten vinden.
Een fabrikant van zenders gebruikt voor hun middengolf zender ook een Wilkinson combiner waarvan hier het schema bestaande uit gekoppelde spoelen of transformatoren:

Op deze manier zou ik het wellicht ook kunnen maken, het worden dan drie Wilkinson combiners.
Voor de spoel kies ik een reactantie van 70,7 ohm.
Voor de centrale frequentie kies ik F = √Flaag x Fhoog = 10,2MHz.
Voor de kern gebruik ik een T225-2 ijzerpoeder kern met daarop 10 windingen.
En voor de eerste spoelen 10+10 windingen en voor de tweede 4+10 windingen.

Gaat dit werken en dan ook nog eens over een relatief groot frequentiebereik van 4 tot 26MHz?

Eigenlijk heb ik de antwoorden al zelf gevonden, door de toegezonden informatie op mijn e-mail.
De manier om een (vier poort) eigenlijk vijf poort combiner met de uitgang erbij te maken is daarin beschreven:

Echter omdat dit een commercieel project is, probeer ik het eerst met twee eindtrappen van 300 Watt.
Dan is het voor mij ook niet zo duur om te bouwen, scheelt de helft.
Met twee eindtrappen zou ik het zo kunnen doen: