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<!DOCTYPE html>

<title>Balun</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Balun</span></h1>

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<p>Ein <b>Balun</b> (<span style="font-style:normal;font-weight:normal"><a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a></span> <span lang="en-Latn" style="font-style:italic"><i><b>bal</b>anced-<b>un</b>balanced</i></span>) ist in der <a href="Elektrotechnik" title="Elektrotechnik">Elektrotechnik</a> und <a href="Hochfrequenztechnik" title="Hochfrequenztechnik">Hochfrequenztechnik</a> ein <a href="Elektrisches_Bauelement" title="Elektrisches Bauelement">Bauteil</a> zur Wandlung zwischen einem <a href="Symmetrisches_Kabel" title="Symmetrisches Kabel">symmetrischen</a> und einem unsymmetrischen Leitungssystem. Vor allem in der Hochfrequenztechnik wird für das Bauteil auch die Bezeichnung <b>Symmetrierglied</b> verwendet. Baluns arbeiten in beide Richtungen.

</p><p>Symmetrisch bedeutet, dass zwei gegen <a href="Masse_(Elektronik)" title="Masse (Elektronik)">Massepotential</a> gleich große gegen<a href="Phasenwinkel" title="Phasenwinkel">phasige</a> <a href="Wechselspannung" title="Wechselspannung">Wechselspannungen</a> vorliegen, beispielsweise bei <a href="Bandleitung" class="mw-redirect" title="Bandleitung">Bandleitungen</a> und symmetrischen <a href="Antennentechnik" class="mw-redirect" title="Antennentechnik">Antennen</a>. Die <a href="Unsymmetrische_Signal%C3%BCbertragung" class="mw-redirect" title="Unsymmetrische Signalübertragung">unsymmetrische Signalübertragung</a> erfolgt im Wesentlichen über <a href="Koaxialkabel" title="Koaxialkabel">Koaxialkabel</a> oder <a href="Streifenleitung" title="Streifenleitung">Streifenleitungen</a>.

</p><p>Oft wirken Baluns auch als <a href="Impedanzwandler" title="Impedanzwandler">Impedanzwandler</a> zur <a href="Leistungsanpassung" title="Leistungsanpassung">Leistungsanpassung</a>; vor allem in der <a href="Elektroakustik" class="mw-redirect" title="Elektroakustik">Audiotechnik</a> dienen Baluns auch zur <a href="Potentialtrennung" class="mw-redirect" title="Potentialtrennung">Potentialtrennung</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Aufbau">Aufbau</h2></div>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Balun_mit_Transformator">Balun mit Transformator</h3></div>

<p>Bei Frequenzen bis zu einigen 100 MHz verwendet man oft eine Anordnung aus einer Spule mit Mittelanzapfung, die auf Massepotential liegt. Diese Anordnung wirkt als <a href="Spartransformator" title="Spartransformator">Spartransformator</a>. Aus den Gesetzmäßigkeiten eines Transformators folgt, dass an der symmetrischen Seite eine viermal so große Impedanz angeschlossen werden muss wie an der unsymmetrischen Seite. Durch getrennte Primär- und Sekundärwicklungen kann man Potentialtrennung erreichen. Es sind bei allen Bauformen auch andere Transformationsverhältnisse erzielbar.

</p><p>In der Ausführung als Spartransformator liegt keine Potentialtrennung vor, da alle Wicklungen elektrisch miteinander verbunden sind. Die Mittelanzapfung liegt nur dann auf Massepotential, wenn an den beiden Anschlüssen der symmetrischen Seite dieselben Spannungen (in <a href="Phasor" title="Phasor">Betrag und Phase</a>) gegenüber Masse anliegen, was z. B. beim Anschluss einer exakt symmetrischen Antenne oder symmetrischen Speiseleitung (Zweidrahtleitung), die keinen Umgebungseinflüssen unterliegt, gewährleistet ist.

</p><p>Der Balun erzeugt keine Symmetrie, sondern verlangt Symmetrie. Es ist ein Leitungstransformator. Es gibt Ausführungen die mit Kernmaterial wie Ring oder Stab aus Eisenpulver- oder Ferritmischungen hergestellt wurden. Es sind jedoch auch Ausführungen als Luftspule möglich. Wichtig ist zu beachten, dass ein Balun immer nur in einem vorbestimmten Frequenzfenster und für eine max. Leistung gebaut sind. Das verwendete Kernmaterial legt die Frequenz und den Leistungsbereich fest. Wichtige Faktoren sind die Permeabilität und Sättigung des eingesetzten Kernmaterials im Balun. Am Ende ist es der Koppelfaktor auf den es ankommt. Bei größeren Leistungen oder höheren Übersetzungen werden Wicklungsdrähte mit spannungsfestem Isolationsmaterial wie Teflon verwendet. Tiefe Frequenzen verwenden Eisenpulvermischungen. Bei höhere Frequenzen kommen Ferritwerkstoffe unterschiedlicher Zusammensetzungen zum Einsatz.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Stromkompensierte_Drossel">Stromkompensierte Drossel</h3></div>

<p>Alternativ lässt sich eine Symmetrierung der Ströme bei asymmetrischer Speisung auch durch eine <a href="Stromkompensierte_Drossel" class="mw-redirect" title="Stromkompensierte Drossel">stromkompensierte Drossel</a> erreichen. Eine mögliche Bauform ist das Winden eines Koaxialkabels um einen <a href="Ferritkern" class="mw-redirect" title="Ferritkern">Ferritkern</a> oder das Aufschieben von Ferrit-Perlen auf ein Koaxialkabel (<a href="Mantelwellensperre" class="mw-redirect" title="Mantelwellensperre">Mantelwellensperre</a>). Dann wirken Innen- und <a href="Au%C3%9Fenleiter" title="Außenleiter">Außenleiter</a> des Kabels wie Wicklungen eines Transformators mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1. In diesem Fall gibt es keine Impedanztransformation.

</p><p>Den Aufbauten mittels Spulen (Drosselspule oder Spartransformator) bzw. Ferritperlen ist gemein, dass die Windungszahl und das verwendete Ferritmaterial für den Frequenzbereich geeignet gewählt sein müssen.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Sperrtopf">Sperrtopf</h3></div>

<p>Ähnlich wie die stromkompensierte Drossel kann auch ein sogenannter Sperrtopf Ströme symmetrieren und somit als Balun eingesetzt werden.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Dieser wirkt für <a href="Gleichtaktsignal" title="Gleichtaktsignal">Gleichtaktsignale</a> hochohmig, wie eine am Ende geschlossene λ/4-<a href="Lecherleitung" class="mw-redirect" title="Lecherleitung">Lecherleitung</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Balun-Schaltungen_mit_Verzögerungsleitungen"><span id="Balun-Schaltungen_mit_Verz.C3.B6gerungsleitungen"></span>Balun-Schaltungen mit Verzögerungsleitungen</h3></div>

<p>Bei sehr hohen Frequenzen sind die Verluste von <a href="Verz%C3%B6gerungsleitung" title="Verzögerungsleitung">Verzögerungsleitungen</a> geringer als die von <a href="Induktivit%C3%A4t" title="Induktivität">Induktivitäten</a>, deshalb verwendet man hier Schaltungen mit Verzögerungsleitung, die meistens als Koaxialkabel ausgeführt ist. Diese Schaltungen funktionieren jedoch nur in einem kleinen Frequenzbereich, weil die Länge der Leitung exakt ein bestimmtes Vielfaches der Wellenlänge λ betragen muss.

</p><p>Im einfachsten Fall lässt sich eine Mantelwellensperre durch einen λ/4-<a href="Topfkreis" title="Topfkreis">Topfkreis</a> erzielen. Ebenso wie bei der Schaltung mit stromkompensierter Drossel wird die Impedanz dadurch nicht verändert.

</p><p>Ein Balun mit λ/2-Umwegleitung funktioniert so: Die Phasenlage einer Wechselspannung am Anschluss A (im Bild rechts oben) wird entlang der (kupferfarbenen) Leitung um 180° verschoben, die Beträge von Strom und Spannung ändern sich dadurch nicht. Die Spannung zwischen linkem Ende B und rechtem Ende A dieser Umwegleitung ist wegen der Gegenphasigkeit <i>doppelt</i> so hoch wie zwischen einem Ende und der Abschirmung.

</p><p>Am linken Anschluss B des Baluns wird dieses phasengedrehte Signal mit der dortigen Wechselspannung parallel geschaltet. Deshalb addieren sich die Ströme der beiden Antennenhälften. Berechnet man den scheinbaren Widerstand zwischen A und B, so ergibt sich der vierfache Wert des Koax-Anschlusses.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Balun-Schaltungen_mit_elektronischen_Bausteinen">Balun-Schaltungen mit elektronischen Bausteinen</h3></div>

<p>Digitalsignale werden in Computern immer unsymmetrisch erzeugt bzw. verarbeitet. Die Übertragung der Signale zu anderen Computern erfolgt aber fast immer <a href="Symmetrische_Signal%C3%BCbertragung" title="Symmetrische Signalübertragung">symmetrisch</a> per <a href="Ethernet" title="Ethernet">Ethernet</a> oder <a href="Universal_Serial_Bus" title="Universal Serial Bus">USB</a>, weil so besonders geringe Störungen auftreten. Die erhebliche <a href="Bandbreite" title="Bandbreite">Bandbreite</a> der Signale von Null bis zu einigen 100 MHz verbietet den Einsatz von Transformatoren, deshalb wird die Umwandlung durch schnelle elektronische Schaltungen vorgenommen, wie in nebenstehendem Bild gezeigt wird. Empfängerseitig ähnelt die Schaltung einem <a href="Differenzverst%C3%A4rker" title="Differenzverstärker">Differenzverstärker</a>. Obwohl die Schaltungen wie Baluns wirken, werden sie üblicherweise nicht so bezeichnet.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Anwendungen">Anwendungen</h2></div>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Hochfrequenztechnik">Hochfrequenztechnik</h3></div>

<p>In der Hochfrequenztechnik setzt man zur Energieübertragung meistens Koaxialkabel (Wellenimpedanz 50, 60 oder 75 Ω) ein. Diese strahlen aufgrund ihres <a href="Radialsymmetrie" title="Radialsymmetrie">radialsymmetrischen</a> Querschnitts im <a href="Gegentaktsignal" title="Gegentaktsignal">Gegentaktbetrieb</a> idealerweise weder Energie ab noch nehmen sie Energie auf, wodurch sie keine Störungen verursachen. Voraussetzung für den Gegentaktbetrieb beim Koaxialkabel ist jedoch, dass der Schirm gegenüber der Erde keine hochfrequente <a href="Elektrische_Spannung" title="Elektrische Spannung">Spannung</a> aufweist. Man spricht bei Koaxialkabeln daher trotz ihres radialsymmetrischen Querschnitts von „unsymmetrischen Kabeln“, da im Idealfall nur der Innenleiter <a href="Elektrisches_Potential" title="Elektrisches Potential">Potential</a> aufweist, während der Schirm auf <a href="Erdung" title="Erdung">Erdpotential</a> liegt. Antennen sind hingegen mitunter symmetrische <a href="Dipolantenne" title="Dipolantenne">Dipole</a>, die an <i>beiden</i> Anschlusspolen eine Spannung gegenüber der Erde aufweisen. Daher führt ein direkter Anschluss eines Dipols an ein Koaxialkabel dazu, dass HF-Potential am Mantel anliegt und <a href="Mantelwelle" title="Mantelwelle">Mantelwellen</a> entstehen können. Ein Balun ist daher oft Bestandteil von Antennenanlagen bei <a href="Kurzwelle" title="Kurzwelle">Kurzwelle</a>, <a href="Ultrakurzwelle" title="Ultrakurzwelle">UKW</a> und <a href="Ultra-High-Frequency" class="mw-redirect" title="Ultra-High-Frequency">UHF</a>. Bei offenen λ/2-Dipolantennen ist die Impedanz nahe 75 Ω; beim Anschluss an Koaxialkabel mit 75 Ω Wellenimpedanz ist keine Impedanztransformation nötig und es können Baluns verwendet werden, die nach dem Prinzip der Mantelwellensperre arbeiten. Hingegen ist bei <a href="Faltdipol" class="mw-redirect" title="Faltdipol">Faltdipolen</a>, wie sie beispielsweise in <a href="Yagi-Antenne" class="mw-redirect" title="Yagi-Antenne">Yagi-Antennen</a> verwendet werden, die Impedanz ca. 300 Ω; für koaxiale Antennenkabel mit 75 Ω Wellenimpedanz ist eine 4:1-Impedanztransformation notwendig (Balun mit Spartrafo oder λ/2-Umwegleitung).

</p><p>Baluns werden auch zwischen den symmetrischen <a href="Bandleitung" class="mw-redirect" title="Bandleitung">Bandleitungen</a> und asymmetrischen Koaxialkabeln verwendet. Hier ist meist zusätzlich eine Impedanztransformation nötig. Die <a href="Wellenimpedanz" class="mw-redirect" title="Wellenimpedanz">Wellenimpedanz</a> der Bandleitung mit beispielsweise 240 Ω ist etwa das Vierfache der Wellenimpedanz typischer Koaxialkabel mit 50…75 Ω, daher können auch hier Balun-Schaltungen mit 4:1-Impedanztransformation eingesetzt werden.

</p><p>Erfolgt eine <a href="Impedanztransformation" class="mw-redirect" title="Impedanztransformation">Impedanztransformation</a> zwischen zwei unsymmetrischen Leitungssystemen, so ist landläufig oft ebenfalls die Rede von einem „Balun“. In diesem Fall wäre jedoch <a href="Unun" title="Unun">Unun</a> die korrekte Bezeichnung.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Audiotechnik">Audiotechnik</h3></div>

<p>In der <a href="Tontechnik" title="Tontechnik">Audiotechnik</a> werden oft symmetrische Leitungsverbindungen (etwa zwischen <a href="Mikrofon" title="Mikrofon">Mikrofon</a> und Mischpult) genutzt, um <a href="Gleichtaktst%C3%B6rung" title="Gleichtaktstörung">Gleichtaktstörungen</a> zu unterdrücken. Instrumente und Verstärker werden dagegen häufig asymmetrisch verbunden. Möchte man ein asymmetrisches Instrumentensignal in einen symmetrischen Mikrofon-Eingang eines Mischpults einspeisen, kann zur Symmetrierung ein als Transformator ausgeführtes Balun mit getrennten Primär- und Sekundärwicklungen eingesetzt werden. Dieser wird meist als Übertrager bezeichnet. Der Übertrager sorgt auch für eine <a href="Impedanz" class="mw-redirect" title="Impedanz">Impedanz</a>-Anpassung zwischen Instrument und Mischpult.

Diese Schaltungen werden jedoch heute oft durch Symmetrier- und Desymmetrierverstärker ersetzt. Diese kosten wesentlich weniger, erzeugen weniger Verzerrungen, haben eine hohe Gleichtaktunterdrückung und einen extrem linearen Frequenzgang. Dafür besteht keine Potentialtrennung, wenn sowohl am Eingang wie am Ausgang eine elektronische Lösung genutzt wird.

Übertrager dagegen ermöglichen eine vollständige Potentialtrennung. Dafür verzerren sie insbesondere bei hohen Pegeln, haben nur moderate Gleichtaktunterdrückungen, haben Einschränkungen im Frequenzgang und erzeugen zusätzliches Rauschen.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Wolf Siebel: <i>Antennen-Ratgeber für KW-Empfang. Aussenantennen, Innenantennen, Aktivantennen, Zusatzgeräte.</i> 3., überarbeitete Auflage. Siebel, Meckenheim 1987, ISBN 3-922221-23-8.</li>

<li>Herbert Zwaraber: <i>Praktischer Aufbau und Prüfung von Antennenanlagen.</i> 9., bearbeitete und erweiterte Auflage. Dr. Alfred Hüthig, Heidelberg 1989, ISBN 3-7785-1807-0.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><div class="noresize noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"><span class="mw-default-size" typeof="mw:File"><span title="Commons"></span></span></div><b><span class=""><a class="external text" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Baluns?uselang=de"><span lang="en">Commons</span>: Baluns</a></span></b> – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien</div>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Belege">Belege</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text"><i>karinya.net – the Website of Steve & Betsy Hunt</i>: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.karinya.net/g3txq/chokes/">Amateur Radio (G3TXQ) – Common-mode chokes</a>, abgerufen am 22. August 2023.</span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text">Karl Rothammel, Alois Krischke: <i>Rothammels Antennenbuch, 12. Auflage.</i> DARC Verlag Baunatal, ISBN 978-3-88692-033-4. Unterabschnitt 7.4.1.2: Viertelwellen-Sperrtopf.</span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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