1:1 전압 바룬의 작동 이해, 전압 발룬, Balun

이 글에서는 국내에서 많이 사용하는 1:1 전압바룬의 작동을 시뮬레이션 해본다. 

 

이 바룬의 와인딩은 가장 많이 사용하는 형식으로 선정했다.

시뮬레이션 조건은 이전 전류 바룬과 동일하게 계산 편의성을 위해  10MHz 10V 100mA 를 가정한다.(0.5W 출력)

코일의 저항(손실)은 0.01옴, 결합계수는 1.0 으로 이상적인 바룬을 가정한다.

 

먼저 이상적인 밸런스 부하 상황을 본다.

 

전류 바룬과는 다르게 밸런스 부하(정상적인 상황)에서도 L1 에서 L3 로 전력을 1/2 전달하고 있는 것을 알 수 있다.

이 상황에서 L2 는 거의 일을 하지 않는다.

 

전력 소스와 병렬로 연결되어 있기 때문에 어찌 보면 당연한 결과인데..

이것은 항상 1/2 전력이 코어를 통과하고 있음을 의미하므로 코어의 특성이 좋지 않을 경우(손실) 발열이 생기게 되는 원인이 된다. 실제로 대전력 운용시 타는 사례를 종종 볼 수 있다.(바룬 품질에 따라 다르겠지만)

 

전압바룬과 다르게 전류바룬은 밸런스 부하에 연결되면 아무 일도 하지 않는다. 아래를 참고한다. 

https://ds1orj.tistory.com/173

1:1 전류 바룬의 작동 이해, 전류 발룬, 밸런, Balun, 구아넬라

 

 

아래는 밸런스를 방해하지 않는 그라운드 저항(HOT 과 COLD 측에 동일하게)이 있는 경우다.

정상적으로 잘 작동한다. 

 

아래는 HOT 측이 그라운드 된 상황.

L1 에서 L3 로 일부 전력(60mW) 을 전달한다.

 

이 때 R4 로 가는 전류는 아래와 같다.  (이 상황에서 입력측의 임피던스는 약 3.8 옴으로 측정된다.)

 

COLD 측이 그라운드 되어도 역시 맞찬가지다. (맞찬가지로 입력 임피던스는 3.8 옴 부근으로 보인다.)

 

특이한 것은 COLD 측이 그라운드 되었을 때에는 L1, L2, L3 의 전력 분포가 아래와 같이 바뀐다. 

L1, L2 에서 L3 로 일부 전력(120mW) 을 전달한다.

 

그라운드가 된 상황을 상정하면 너무 결과가 안좋으므로  CM 임피던스를 변경하면서 시뮬레이션 해보면 아래와 같다.

 

먼저 HOT 측에서 R4 를 그라운드 한다. (R4 값을 1 부터 1000 옴 까지 변경하면서 입력 임피던스의 변화를 본다.)

R4 가 200 옴 이상이면 거의 50옴에 근접한다.  그 이하에서는 SWR 에 오차를 유발할 것이다.

 

아래는 동일 값으로 COLD 측에서 R4 를 그라운드하면서 값을 변경한다.

HOT 이나 COLD 측이나 큰 차이는 없는 것으로 보인다.

 

R4 저항 값 변화에 따른 전류 값 변화는 아래와 같다. (50 옴 이하에서는 꽤 큰 전류가 흐른다.) 

 

결과를 정리하면 아래와 같다. 

 

1. 전압 바룬을 사용하면 CM 임피던스에 따라 SWR 값(정확히 말해서 안테나 임피던스)도 변한다. 

 

2. 따라서 안테나 급전선 길이, 접지 여부, 접지 위치 등에 따라 안테나 임피던스가 변할 것이다. 

 

3. 실제 바룬의 역할을 제대로 수행하지 못한다.(적어도 전류 바룬에 비해)

 

※ 전류 바룬의 시뮬레이션 및 바룬 측정은 이전에 올린 글을 참고한다.