Was ist bzw. macht ein Balun in der HF-Technik?

OP #2237570
Lesenswert?

Hallo!

Ich habe hier einen Schaltplan eines Transceivers ( CC2500 von Ti ) und 
möchte wissen, was der Schaltungsteil "Balun" (weisser Abschnitt) macht 
bzw. wie dieser Abschnitt funktioniert.

Kann mir da jemand bitte weiterhelfen?

Danke!
Angehängte Dateien:
Moderator Persönliche Seite #2237576
Lesenswert?

Hast du mal Gugel probiert?

"Balun" ist ein Kunstwort, das für "balanced-unbalanced" steht, damit
wird ein symmetrisches Signal (balanced) in ein unsymmetrisches
(unbalanced) gewandelt, wobei teilweise auch noch eine Impedanz-
transformation erfolgt.

Balune bei niedrigeren Frequenzen werden oft auf Ferritkerne
gewickelt (und sind dann sehr breitbandig benutzbar), aber wie du
in der Schaltung sehen kannst, benutzt man im UHF-Bereich oftmals
LC-Schaltungen, die es dann auch als fertiges Bauteil zu kaufen
gibt.  Diese sind jedoch vergleichsweise schmalbandig.
Gast #2237612
Lesenswert?

Heimo G. schrieb:
> Ich wöchte verstehen, wie es genau funktioniert!

Dann ist die Frage "Was ist und macht ein Balun ...?" allerdings arg 
unpassend.

Der von dir gezeigte Balun nutzt die Phasenverschiebung von L und C aus, 
um aus den 180° phasenverschobenen Signalen RF_N und RF_P ein 
Summensignal am mit Z_out bezeicchneten Punkt zu erzeugen. Das Pi-Filter 
beseitigt Oberwellen.
Gast #2237633
Lesenswert?

Meiner Ansicht nach dient das PI-Netzwerk zur Anpassung. An die 
SMA-Buchse wird die Antenne geschraubt und mittels des PI-Netzwerks wird 
der Transceiver an die 50 Ohm angepasst, um zu erreichen, dass die 
meiste Energie des Senders über die Antenne abgestrahlt wird und nur ein 
minimaler Teil reflektiert wird.

Grüße

Michael
Gast #2238005
Lesenswert?

Hallo meine Meining beruht auf Messung an anderen HF-Schaltungen
und der Tatsache, dass solche PI-Netzwerketypischerweise für 
Antennenanpassungen eingesetzt werden.

Dass diese Netzwerke noch eine filternde Wirkung haben, ist ein schöner 
Nebeneffekt.

Siehe auch:

http://hbag.ch/downloads/powerpoint/Antennenanpassung-heute2.pps

Allerdings besteht "meiner Ansicht nach" die Hauptaufgabe in der 
Anpassung.
Wie im o.a. Bild zu sehen ist, gibt es eine Ausgangsimpedanz des Baluns 
(Zout) auf der einen Seite und eine 50 Ohm Leitung und Eingangsimpedanz 
der SMA-Buchse (und was noch an der Buchse angeschlossen ist) auf der 
anderen Seite. Diese beiden Impedanzen gilt es anzupassen.
Gast #2238014
Lesenswert?

@Jörg

Jörg Wunsch schrieb:
> Bereits die symmetrischen Cs widerlegen deine Ansicht ausreichend, das
> ist ein ganz normaler Tiefpass zur Oberwellenunterdrückung.

Warum?
Für eine 50Ohm Anpassung habe ich genau dort mit Hilfe eines Network 
Analyzers rum gedreht. Eine andere Möglichkeit sehe ich hierfür auch 
nicht. Danach war das PI-Filter allerdings auch nicht mehr symmetrisch.
Gast #2238090
Lesenswert?

Ein Pi-Filter ist primär ein Tiefpass, mit der (oft ausgenutzten) 
Nebeneigenschaft das Z1/Z2 = C2/C1, daher, wenn C1=C2 -> Z1=Z2.

Natürlich kann man es zur Anpassung mitverwenden, was du getan hast. In 
der Applikationsschaltung ist das aber nicht der Fall.

Gruß,
Christian
Moderator Persönliche Seite #2238210
Lesenswert?

Mike schrieb:
> Für mein
> Verständnis dient es zur Anpassung (Matching) und wird dementsprechend
> ausgelegt...

Wie sie das aber mit zwei gleichen Cs machen wollen, schreiben sie
da nicht.  Überhaupt ist die ganze Appnote in sich komplett
inkonsistent.  Mal heißen die Cs des π-Filters C12 und C13.  Dort,
wo sie angeblich 20 Ω an 50 Ω anpassen, heißen sie aber C2 und C3.
Die für die Simulation benutzten Werte von C2 und C3 stehen jedoch
nirgends.

Sieht mir alles reichlich wild zusammenkopiert aus.

Wie Christian schon schrieb, damit das Filter auch transformiert,
müssten sich beide Kondensatoren unterscheiden, in diesem Fall
(20 Ω sollen auf 50 Ω transformiert werden) müsste der Kondensator,
der zum IC hin zeigt, 2,5mal so groß sein wie der an der Leitung
zur SMA-Buchse.
Moderator Persönliche Seite #2238314
Lesenswert?

Harald schrieb:
> Hm. Und welche Aussage stimmt jetzt?

Rechne es doch einfach nach.

Eigentlich kannst du das aber auch rein logisch erschlagen:

Gegeben ist ein π-Filter mit je 1,5 pF auf beiden Seiten und 1,5 nH
dazwischen, von dem behauptet wird, dass es 20 Ω auf 50 Ω
transformiert.  Wenn du jetzt das Filter rumdrehst, dann müsste es
ja 50 Ω auf 20 Ω transformieren ...
Gast #2238365
Lesenswert?

Ahh, jetzt fällt mir erst aus, dass meine Erfahrung im HF-Design die 
gleiche Inkonsistenz aufweist, wie die Appnote.

Da mir die Beratungsresistenz hier zu hoch ist, nur noch ein Rat an alle 
die HF-Designs machen:

Seht vor der Antenne ein solches PI-Netzwerk vor, um eine Anpassung 
machen zu können. Wie bereits zuvor von Harald beschrieben wird diese 
Anpassung mittels Einsatz eines Netzwerk Analyzers und Veränderung der 
Bauteile dieses PI-Netzwerks erreicht.

Sorry das wird mir zu ....  hier.
Moderator Persönliche Seite #2238383
Lesenswert?

Mike schrieb:

> Da mir die Beratungsresistenz hier zu hoch ist, nur noch ein Rat an alle
> die HF-Designs machen:

Genau.  Glaubt mir doch einfach, auch wenn die Mathematik was
anderes sagt.

Das soll natürlich nicht heißen, dass das π-Filter dort sinnlos
wäre.  In aller Regel wird man den einzuhaltenden Oberwellenabstand
nicht anders sicher erreichen können.  Zwar ist der Senderausgang
symmetrisch, was die 1. Oberwelle recht gut unterdrücken sollte,
aber das klappt in der Praxis deshalb nicht, weil der Balun mit
seiner LC-Konstruktion (statt eines reinen Trafos) nicht
breitbandig ist und für die 1. Oberwelle bereits kein Balun mehr
ist.

Was natürlich auch gut möglich ist ist, dass die parasitären
Kapazitäten des realen Aufbaus in der Tat dieses π-Filter zum
Transformator machen; dann hätte man das allerdings auch in der
Appnote mal erwähnen sollen.

Es gibt teilweise auch Baluns mit eingebautem Filter, beispielsweise
von Johanson Technologies.

Antwort schreiben

Bitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben.

oder

Mit Google-Account einloggen

Die Registrierung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.

Jetzt registrieren