Waarom een antenne een 1:1 balun nodig heeft

Het lijkt wel een soort magisch object, die 1:1 balun. Sommigen zeggen dat het veel antenneproblemen kan oplossen. Het zou een slechte SWR in een goede SWR kunnen veranderen, de bandbreedte van de antenne kunnen vergroten, interferentie bij ontvangst kunnen verminderen en RFI kunnen voorkomen dat storing veroorzaakt aan elektrische apparaten bij uw buren en in uw eigen huis. Zelfs de stralingsefficiëntie van de antenne kan ermee verbeterd worden. De 1:1 balun doet de harten van veel radioamateurs sneller kloppen. Maar hoe magisch is dit stukje magie echt en waarom zou je het überhaupt gebruiken?

Speciale functie die van pas komt

Sommige amateurs zweren erbij, anderen vinden het onzin. Toch heeft de 1:1 balun een speciale functie die van pas komt bij het voeden van symmetrische antennes via een asymmetrische voedingslijn. De 1:1 balun, in deze hoedanigheid ook wel common mode choke of lijnisolator genoemd, ‘ontkoppelt’ de voedingslijn van de antenne.

Symmetrische antennes

Er zijn symmetrische (gebalanceerde) antennes en asymmetrische (ongebalanceerde) antennes. Ze zijn op zich gemakkelijk te herkennen. De dipool, met zijn twee gelijke benen, is hét schoolvoorbeeld van een symmetrische antenne. De stroomverdeling in beide benen is gelijk en dus symmetrisch. Tot deze groep antennes behoren ook ‘varianten’ van de dipool, zoals de G5RV, ZS6BKW, Cobweb, Moxon en Hexbeam.

Asymmetrische antennes hebben geen gelijke stroomverdeling. Bijvoorbeeld de eindgevoede draad (EndFed), inverted L, Windom (off-center fed dipool) en vertical.

Symmetrische en asymmetrische voedingslijn

Symmetrie is er ook in voedingslijnen. Een voorbeeld van een symmetrische voedingslijn is de open lijn, ook wel twin lead of kippenladder genoemd. Dit zijn twee draden die parallel op gelijke afstand lopen. Langs één draad wordt de antenne gevoed, terwijl de andere draad het retourpad is. Deze open lijn straalt niet, omdat het veld van de “voedingsstroom” in de ene draad wordt opgeheven door de “retourstroom” in de andere draad. Je kunt een dipool zonder problemen voeden met een open lijn.

De meest gebruikte voedingslijn is echter coaxkabel. De kern van de coax voedt de antenne, waarbij de afscherming de retourstromen afhandelt en de kern beschermt tegen invloeden van buitenaf. Coax is een asymmetrische voedingslijn waarin de stromen ongelijk verdeeld zijn. Dit veroorzaakt problemen bij het voeden van een symmetrische antenne waarin de stromen gelijk verdeeld zijn.

Ongewenste stromen; verminderde prestaties en RFI

Die ongelijke stroomverdeling in de coaxkabel kan leiden tot stromen op de afscherming van de coax, zogenaamde common mode-stromen. Dit veroorzaakt een onbalans in de antenne, waardoor de straling allesbehalve optimaal is.

De mantel van de coax wordt een actief onderdeel van de antenne en zal ook RF uitstralen. Niet alleen over de mantel van de coax lopen common mode-stromen; over alles wat stroom geleidt en is verbonden met die afscherming. Dus door de transceiver en de voeding, de elektrische bedrading in huis en alles wat daarop is aangesloten. Ja, zelfs de wasmachine, koelkast en oven kunnen ineens meedoen als actief onderdeel van de antenne! Gevolg, storing op apparaten in je shack en in je huis.

De balun brengt balans en herstelt de symmetrie

De 1:1 balun (afgeleid van ‘balanced-unbalanced’) zorgt ervoor dat de ongelijke vermogensverdeling in de coaxkabel ‘balanceert’ met de gebalanceerde dipoolantenne. Het zet het ongebalanceerde signaal van de coaxkabel om in een gebalanceerd signaal dat geschikt is voor de dipoolantenne. Dit herstelt de symmetrie.

Het resultaat

Allereerst een efficiëntere en optimaal stralende antenne. Omdat de coaxkabel is ‘ontkoppeld’ van de antenne, geleidt deze geen common mode-stromen meer. De kans dat je storing veroorzaakt aan apparatuur neemt daardoor aanzienlijk af.

Geeft een balun een betere SWR?

Een 1:1 balun verbetert de SWR niet. De 1:1-verhouding verwijst naar de impedantie die erin gaat en eruit komt. Als de SWR van je antenne rond de 1,5:1 ligt, zal deze nog steeds rond de 1,5:1 liggen. Toch krijg ik feedback van amateurs die wel meer bandbreedte op hun antenne zagen na het installeren van een 1:1 balun. Een specifiek geval: iemand had 500 kHz bandbreedte met een SWR onder de 2:1 op de 10 meter band, na het installeren van een 1:1 balun was dit 700 kHz geworden. Ik heb hier geen verklaring voor.

Mijn antenne heeft geen balun nodig

Nu zie ik mede-amateurs trots melden op forums dat hun coaxiale kabel gevoede symmetrische antenne prima presteert zonder een 1:1 balun, dat het zeker niet nodig is om een 1:1 balun te gebruiken en dat een balun alleen maar verliezen geeft. De verliezen in een goed gebouwde 1:1 balun zijn hooguit eentiende van een decibel. Dat is zeker op gewoon verwaarloosbaar.

Mensen die twijfelen of je wel een balun moet gebruiken, nodig ik uit om onderstaande video van IZ2UUF te bekijken. Davide laat het effect van een 1:1 balun zien wanneer een dipool wordt gevoed met coaxkabel. Let vooral op het deel waar hij een RF-meter gebruikt om de apparatuur in zijn shack, inclusief zijn CW paddle, op RF-straling te testen.

V

Een bonus; minder man-made noise

Een 1:1 balun herstelt niet alleen de symmetrie. Het onderdrukt ook common mode-stromen veroorzaakt door nabijgelegen stoorbronnen. Een storend laadapparaat, voeding of zonnepaneelomvormer kan common mode-stromen veroorzaken die, geleid via de coaxmantel, de ontvanger bereiken. Het resultaat is bijvoorbeeld een hoog ruisniveau. Wanneer je de 1:1 balun dicht bij de ontvanger plaatst of waar de coax de shack binnenkomt, worden common mode-stromen onderdrukt voordat ze de ontvanger bereiken.

Als het niet helpt, schaadt het niet. Behalve een verwaarloosbaar verlies op HF, heeft een 1:1 balun geen negatief effect op je antennesysteem. Het is zelden verkeerd om je antenne altijd door een 1:1 balun te voeden.

73 Jean-Paul PA9X

J