Кіріспе
Электр құрылғысы
Балун /ˈbæ.lʌn/ (алғашқыда "теңдестірілгеннен теңдестірілмегенге" деген мағынада болған, бірақ қазір "теңдестіру блогынан" шығарылған) – бұл теңдестірілген және теңдестірілмеген желілерді біріктіруге мүмкіндік беретін электр құрылғысы, осылайша екі желінің де кедергілік сипаттамасын өзгертпейді. Балун түрлі формада болуы мүмкін, және оның құрамында кедергіні өзгертетін құрылғылар да болуы мүмкін, бірақ олар міндетті түрде осы функцияны атқаруы керек емес. Кейде трансформаторлық балундарда магниттік байланыс қолданылады, бірақ бұл да міндетті емес. Ортақ режимдегі тұншықтырғыштар да балун ретінде қолданылады және ортақ режимдегі сигналдарды қабылдамайтындықтан емес, оларды жою арқылы жұмыс істейді.
Классикалық трансформатор түрі
Классикалық трансформаторларда трансформатордың өзегінің айналасында электрлік тұрғыдан екі бөлек сым орамасы орналасады. Трансформатордың басқа типтегі баллоннан артықшылығы – кіріс және шығыс үшін электрлік тұрғыдан бөлек орамдардың болуы, бұл баллонға жер деңгейіндегі кернеулері жерлік контурларға түсуі немесе электрлік жағынан үйлеспейтін тізбектерді қосуға мүмкіндік береді; осы себепті оларды көбінесе оқшаулағыш трансформаторлар деп атайды. Бұл типті кейде кернеу баллоны деп те атайды. Біріншілік орама кіріс сигналын қабылдайды, ал екіншілік орама түрлендірілген сигналды шығарады. Олар оралған өзегі бос (ауа өзегі) немесе, тиісінше, порцелан тіреуіш сияқты магниттік бейтарап материалдан жасалған болуы мүмкін, немесе қазіргі заманғы жоғары жиілікті (ЖЖ) баллондардағы феррит сияқты жақсы магниттік өткізгіштен немесе телеграфтың алғашқы жылдарындағы жұмсақ темірден жасалған болуы мүмкін. Біріншілік катушкадағы электр сигналы трансформатордың өзегінде магниттік өріс тудырады. Біріншілік ток бағытын өзгерткенде, қалыптасқан магниттік өріс құлайды. Құлап жатқан магниттік өріс екіншілік орамда электр өрісін индукциялайды. Әрбір орамдағы төңкерлердің қатынасы және катушкалардың магниттік байланысының тиімділігі электр потенциалының (кернеудің) электр тогына және шығыстың жалпы қуатына қатынасын анықтайды. Идеалды трансформаторлар үшін кернеу мен ток арақатынасы орама қатынасының квадратына пропорционалды түрде өзгереді, бірақ қуат (ваттпен өлшенеді) өзгермейді. Нақты трансформаторларда энергияның бір бөлігі трансформатордың металл өзегінің қызуына, орама өткізгіштерінің айнымалы және тұрақты тоққа қарсы кедергісіне жұмсалады, сондай-ақ екі катушка арасындағы магниттік байланыстың жетілмегендігіне байланысты қоршаған ортаға шығындалады.
Автотрансформатордың түрі
Идеалдық балунда екі сым (бірінші және екінші) және өзек болады: бірінші сымдағы ток өзекте магнит өрісін тудырады, ал ол өз кезегінде екінші сымда электр өрісін тудырады. Автотрансформатор балуны тек бір орамнан тұрады немесе электрлік байланысы бар екі немесе одан көп орамдардан, өзекке оралған күйде жасалады. Қарапайым трансформатордан да автотрансформатор жасауға болады, оның үшін бірінші және екінші орамдарды қиылыстырып қосу керек. Автотрансформатор орамдарымен жасалған балундарды кернеу балундары деп те атайды, себебі олар теңгерілген шығыс кернеуін шығарады, бірақ міндетті түрде теңгерілген ток емес. Барлық автотрансформаторларда бір орамның екі ұшының арасында кемінде бір қосымша электрлік байланыс болуы керек, оны «төбе» немесе «төбе нүктесі» деп атайды. Бір жұп байланыс арқылы балунға жіберілген ток негізгі орам сияқты әрекет етеді және бүкіл өзекті магниттейді. Орамның кіріс бөлігіндегі электр тогы өзгергенде, туындаған магнит өрісі күйрейді және өзектегі магнит өрісінің күйреуі бүкіл орамда электр тогын тудырады. Орамның кіріс байланысынан өзге бөліктеріне жасалған электрлік байланыстар, шығыс байланысы алынған орамның ұзындығына байланысты жоғары немесе төмен кернеуге ие болады. Трансформаторлық балуннан айырмашылығы, автотрансформатор балуны әр терминалдан жерге тұрақты ток (DC) ағызуға мүмкіндік береді. Сыртқы антенналар статикалық электр зарядын жинауға бейім болғандықтан, автотрансформатор балуны арқылы жерге ағып кетуге болатын статикалық зарядтың болуы айқын артықшылық болып табылады.
Трансформатордың типтері
Трансмиссиялық желілер немесе балондар трансмиссиялық желі трансформаторларының қарапайым түрлері ретінде қарастырылуы мүмкін. Бұл типті кейде ток балуны деп атайды, себебі ол шығысының екі жағында тең ток қамтамасыз етеді, бірақ міндетті түрде бірдей кернеу емес. Олар теңгерімсізден теңгерімсізге немесе теңгерімсіз байланысқа ауысатындықтан, әдетте, унун деп аталады. Балун – теңгерімдіден теңгерімсізге немесе теңгерімсіз байланысқа арналған. Трансформаторлық тип (магниттік байланыс) трансмиссиялық желі типімен (электромагниттік байланыс) біріктірілгенде, одан да күрделі түрі пайда болады. Көбінесе, радиодан антеннаға сигналды жеткізетін ораулар үшін сол трансмиссиялық желінің сымдары қолданылады, бірақ мұндай балундар кез келген сым түрін пайдаланып жасалуы мүмкін. Нәтижесіндегі құрылғылар өте кең жолақты жұмыс істейді. Трансмиссиялық желі трансформаторлары көбінесе тороидті сақиналар немесе екі тесікті, бинокулярлы пішіндегі кішкентай феррит өзектерін қолданады. Гуанелла трансмиссиялық желі трансформаторы (Гуанелла 1944) жиі балунмен біріктіріліп, кедергіге сәйкестендіру трансформаторы ретінде қолданылады. Теңгерімділікті ескермей, осындай трансформатор 75 Ом трансмиссиялық желісінен тұрады, ол қатар бөлінеді, екі 150 Ом кабельге, содан кейін 300 Ом үшін біріктіріледі. Ол балуннің феррит өзегінің айналасында арнайы сымдау арқылы іске асырылады.
Өзіндік резонанс
Балундар магниттік құрылғылар ретінде жасалғанмен, балундағы әрбір орам индуктор болып табылады. Бірақ, нақты материалдардан жасалған барлық трансформаторларда да біріншілік және екіншілік орамдар арасында, сондай-ақ кез келген орамдағы жеке контурлар арасында шағын сыйымдылық болады, бұл қажетсіз өздік сыйымдылықты тудырады. Сыйымдылық пен индуктивтіліктің электрлік байланысы балундағы өздік индуктивтілік пен өздік сыйымдылықтың электрлік кедергісінің шамасы тең, бірақ таңбасы қарама-қарсы болатын жиілікке, яғни резонансқа әкеледі. Кез келген конструкциядағы балун өздік резонанстық жиілігінде немесе одан жоғары жиілікте нашар жұмыс істейді, ал балун конструкциясының кейбір аспектілері резонанстық жиілікті пайдалану жиілігінен мүмкіндігінше жоғары көтеру үшін қарастырылады.
Балунның баламалары
Балуанның орнына радиожиілікті тұнқышты қолдануға болады. Егер теңдестірілген антеннаның қоректену нүктесіне жақын коаксиалды кабельден катушка жасалса, онда коаксиалды кабельдің сыртқы бетімен ағатын радиожиілікті ток әлсіреуі мүмкін. Мұны істеудің бір жолы – кабельді ферритті тор арқылы өткізу. Нәтижесі 1:1 ток балуанымен (немесе Гуанелла типіндегі балуанмен) бірдей болады. (Straw 2005, 2526)
Қолданбалар
Балуанның негізгі қызметі – жүйелер арасында үйлесімділікті қамтамасыз ету болып табылады, сондықтан ол қазіргі заманғы байланыс жүйелерінде кеңінен қолданылады, әсіресе ұялы телефон және деректерді тарату желілерін іске асыру үшін жиілік түрлендіргіш араластырғыштарды жасауда. Олар коаксиалдық кабельден (BNC ұңғышы, 1.0/2.3 ұңғышы, 1.6/5.6 ұңғышы, 43 типті ұңғыштар) UTP CAT 5 кабеліне немесе IDC ұңғышына E1 тасымалдаушы сигналын жіберу үшін де қолданылады.
Радио және теледидар
Телевизия, әуесқой радио және басқа да антенна орналымдары мен қосылымдарында баллондар кедерістерді және ағынды желілер мен антенналардың симметриясын түрлендіреді. Мысалы, 300 Ом екі сымды немесе 450 Ом сатылы желіні (теңдестірілген) 75 Ом коаксиалды кабельге (теңдестірілмеген) түрлендіру немесе теңдестірілген антентаны теңдестірілмеген коаксиалды кабельге тікелей қосу. Ағынды желінің сәулеленуін болдырмау үшін баллондар әдетте антеннаның қоректену нүктесіне қосылған ортақ режимдегі тұншықтырғыш ретінде қолданылады, бұл коаксиалды кабельдің антенна рөлінде әрекет етуіне және қуат сәулелендіруіне жол бермейді. Бұл, әдетте, теңдестірілген антенна (мысалы, диполь) коаксиалмен қоректенген кезде қажет; баллонсыз, коаксиалдың экраны дипольдің бір жағымен байланысып, ортақ режимдегі ток тудырып, антеннаның бөлігіне айналып, қасақана сәулеленуі мүмкін. Коаксиалды кабельді пайдалана отырып, теңдестірілген антеннаның кедерісін немесе сәулелену үлгісін өлшегенде, кабель мен антеннаның қоректенуі арасына баллонды орналастыру маңызды. Әйтпесе, кабельде ағып кетуі мүмкін теңдестірілмеген токтар өлшенген антеннаның кедерісін қоректендіру кабелінің конфигурациясына сезімтал етеді, ал кішкентай антенналардың сәулелену үлгісі кабельден сәулелену салдарынан бұрмалануы мүмкін. Баллондар радарларда, хабар таратушыларда, спутниктерде, барлық телефон желілерінде және үйлерде қолданылатын сымсыз желі модемдері мен маршрутизаторларында кездеседі. Ол төмен кернеулі компоненттерден жоғары кернеулі күшейткіштер құру үшін транзимипеданс күшейткіштерімен біріктірілуі мүмкін.
Видео
Базалық жолақты бейне бірнеше мегагерцке дейінгі жиіліктерді пайдаланады. Балун коаксиалды кабельді пайдаланудың орнына бейнесигналдарды бұрылған жұп кабельдерге қосу үшін қолданылуы мүмкін. Көптеген қауіпсіздік камераларында енді теңгерілген қорғалмаған бұрылған жұп (UTP) шығысы және ішкі балун арқылы теңгерілмеген коаксиалдық шығысы бар. Бейне тіркегіш жағында 100 Ом теңгерілгеннен 75 Ом теңгерілмегенге кері түрлендіру үшін балун қолданылады. Осы типтегі балунның екі бұрандалы қосқышы бар. VGA/DVI балундары – VGA/DVI көздерін (ноутбук, DVD және т.б.) CAT 5/CAT 6 кабельдерінің ұзын бөліктері арқылы VGA/DVI дисплей құрылғыларына қосу үшін қолданылатын электрондық тізбегі бар балундар. 130 метрден (400 футтан) асатын кабельдер сигналдардың келу уақытындағы өтелу мен айырмашылықтар салдарынан сапасын жоғалтуы мүмкін. 130 метрден (400 футтан) асатын кабельдер үшін бұрылуды реттеу және арнайы төмен бұрылуы бар немесе бұрылусыз кабель қолданылады.
Аудио
Аудио қолданбаларында балундар бірнеше мақсатқа қызмет етеді: олар жоғары импедансты теңгерімсіз және төмен импедансты теңгерімді желілер арасында түрлендіруге мүмкіндік береді. Тағы бір қолданылуы – құрылғыларды бөліп тұру (жерлік контурларды болдырмау). Аудио жүйелерінде балундардың үшінші қолданылуы – жабдыққа теңгерімді желілік қуат беру. Теңгерілген желілік қуаттың тән қасиеті – кедергіні жобаудың ортақ режимі, қабырға розеткасынан келетін шудың кең ауқымын жояды, мысалы, кондиционер/пеш/тоңазытқыш моторларынан туындаған желілік кедергілер, люминесценттік шамдар мен диммерлерден шығатын қысқаша шу, жеке компьютерлерден келетін цифрлық шу және қуат желілері/сымдары антенна ретінде әрекет ететін радиожиілік сигналдары. Бұл шу қуат көздері арқылы аудио/бейне жүйесіне еніп, жүйенің шу деңгейін көтереді. Қосылымдардан басқа, суреттегі үш құрылғы электрлік тұрғыдан бірдей, бірақ олардың тек сол жақтағы екеуі ғана балун ретінде қолданылуы мүмкін. Сол жақтағы құрылғы әдетте гитара сияқты жоғары импеданстық көзді теңгерілген микрофондық кіріске қосу үшін қолданылады, ол пассивті DI блогы ретінде қызмет етеді. Ортадағысы микрофон сияқты төмен импедансты теңгерілген көзді гитара күшейткішіне қосуға арналған. Оң жақтағы құрылғы балун емес, өйткені ол тек импедансты сәйкестендіруді қамтамасыз етеді.
Басқа қолданбалар
Электр желісі арқылы байланыста, балундар сигналды электр желісіне беру үшін қолданылады. Электрондық байланыста балундар Twinax кабельдерін Cat 5 кабельдеріне және кері түрлендіреді.
Жалпы сілтемелер
Гуанелла, Г. "Радиожиілік тізбектерінде кедергіні сәйкестендірудің жаңа әдісі". Brown Boveri Review, 1944 жылдың қыркүйегі: 329–329. Севик, Джерри (W2FMI). Трансмиссиялық желі трансформаторы, Америка радио релелік лигасы, 1990, Севик, Джерри (W2FMI). Балондар мен унндарды құрастыру және пайдалану: тәжірибешіге арналған практикалық жобалар. 1994 жыл. Радиобайланыс анықтамалығы, 5-ші басылым. (Ұлыбритания радио қоғамы, 1976) 12.41, 13.5. Стро, Р. Дин. ARRL антенна кітабы. 20-шы басылым. (Ньюингтон, КТ: Америка радио релелік лигасы, 2005).