25 de noviembre de 2015

UN BALUN DE RESPUESTA PLANA PARA HF DE 2 A 50 mHZ. RELACION 1:1- ROE 1:1

Hace ya algun tiempo, me dedique a escribir un articulo sobre la construccion de estos complementos (Balunes),que  a veces se los utiliza para adaptar  impedancias, a veces  lineas balanceadas a no balanceadas, etc. Su utilizacion es amplia en todo el campo de las Radiofrecuencias.


Desde aquella vez hasta hace muy poco tiempo, he tenido la oportunidad, de probar distintos tipos de balunes, de todas las marcas que pude y como decia en aquel articulo, me lleve varias sorpresas al medirlos y darme cuenta que, a veces cuando creiamos mejorar el sistema de antenas empleando un balun, en realidad desmejorabamos su performance, al introducir un elemento (balun), que de por si ya producia su propia desadaptacion, provocando  una relacion de ondas estacionarias que terminaba afectando el rendimiento del sistema irradiante.

De igual manera, he  podido experimentar tanto con modelos americanos, chinos y tambien nacionales y las mayores diferencias las he notado en los adaptadores de corriente en relacion 1:1 que normalmente empleamos para adaptar una linea balanceada (la antena tipo dipolo o similar) con una linea desbalanceada (cable coaxil), con el fin de impedir el transito de corrientes parasitas por el cable coaxil  y la consiguiente Interferencia por Rf que podria producir en equipos electrodomesticos (Radio, TV, etc.).

Hace ya un  tiempo, adquiri un balun marca UNADILLA con relacion  1:1 de procedencia americana segun su etiqueta . Apenas lo recibi, lo colgue de mi dipolo para 40 metros, sin haberlo medido. El rendimiento de esa antena siempre fue excepcional, con una ROE bajisima, recibiendo reportajes muy buenos. Hace unos dias,  recibio una descarga electrica producto de una tormenta electrica (primeros dias de noviembre de 2015).

Luego de la tormenta, la ROE presentada por este irradiante era bastante elevada, lo que me obligo a bajar el citado dipolo y comenzar su verificacion y reparacion completa. 

Descartado el coaxil, (medido con multimetro y analizador de antenas), el problema quedaba circunscripto al balun de corriente, que presentaba al parecer,  uno de los brazos del dipolo abierto. En general una medida con el ohmetro en su escala mas baja, indicara un corto en cualquiera de sus extremos, ya que las bobinas internas estan unidas entre si. En este caso, al medir los extremos que correspondian al dipolo, los mismos no presentaban continuidad. De alli deduje que el problema estaba en el balun.

 Procedi a su apertura (corte del cuerpo de recubrimiento plastico), encontrandome efectivamente con que uno de los contactos conectado al brazo del dipolo, que  estaba fundido y desconectado. Se ve que alli fue el chispazo de alta tension.

 Desarmado el mismo, analice su construccion , bastante solida (un excelente grosor del nucleo de ferrite y el bobinado realizado con alambre de 1,5 mm de diametro por lo que presentaba una  fortaleza extrema y el bobinado interno  presentaba vueltas muy apretadas, formando un solo bloque muy macizo y a prueba de vibraciones. A simple vista habia sido construido con muy buenos materiales.

 Ya que lo tenia desarmado (sin su cubierta de plastico) y previo a su montaje, procedi a medirlo con el analizador de antenas (para no perder la costumbre).

Menuda sorpresa me lleve, cuando luego de medir la ROE en todo el espectro de HF la misma no pasaba del valor 1:1 hasta las proximidades de los 40 Mhz. (una excelente respuesta plana en todo el espectro). 
Deduje que el alambre grueso y su nucleo de calidad eran los culpables de semejante respuesta.

Demore un poco mas su montaje, con la intencion de replicarlo, consiguiendo un nucleo de ferrite de origen desconocido pero que parecia de buena calidad (color negro intenso y con su granulometria muy fina). Sus medidas (diametro y largo) eran muy parecidas a la de este balun de respuesta plana. 
Me agencie de unos metros de alambre de cobre esmaltado de 1.5 mm de diametro y bobine 8 vueltas trifilares sobre este nucleo de ferrite.

Siguiendo el diagrama de conexion normal, que baje de internet,  lo arme cuidadosamente, le coloque un conector coaxil  hembra en un extremo, lo cargue con una resistencia de carbon de 50 ohmios en el otro extremo (balanceado) y a continuacion lo  aplique al analizador de antenas.

Entre 2 y 7 Mhz. la ROE era excelente (1:1), ahora bien,  pero superando esa frecuencia la ROE iba en aumento, llegando a 1:4 en las proximidades de los 28 Mhz. Nada bueno si lo comparaba con el UNADILLA.

Revise la construccion en busca de errores, no los encontre por lo tanto deduje que su mala performance a partir de los 7 Mhz. era producto de  la baja calidad del nucleo de ferrite.

Alli quedo el citado balun, recien construido,  para ser utilizado exclusivamente en 7 Mhz o frecuencias inferiores. 

Pasaron los dias, nuevas medidas, (no me convencia el resultado obtenido), colocacion de blindajes, separacion de vueltas, etc., sobre este balun recien construido,  pero la medida no mejoraba e incluso en algunos casos la ROE se elevaba.

Realmente estaba bastante desilucionado con el resultado obtenido.

Mientras pensaba otra manera para mejorar la performance y con el fin de decidir si el producto de la elevada ROE conseguida a partir de los 7 Mhz., se debia a la calidad del nucleo, tome una decision extrema.

Desarme el balun UNADILLA,  que ya estaba reparado, extrayendo cuidadosamente el nucleo, sin separar las vueltas. (por las dudas vio?).

Se lo coloque ahora, al balun que habia construido y la ROE mejoro permitiendo mantener el 1:1 hasta las proximidades de los 10 Mhz., pero luego se elevaba vertiginosamente como en el caso anterior, 

Evidentemente este resultado no se debia al tipo o calidad del nucleo, aqui habia otra cosa, nuevamente la duda me invadia.

 Una exhaustiva observacion del balun plano me permitio descubrir que el sistema de conexionado de los bobinas, era distinto a los citados en la mayoria de las publicaciones de internet.

 El enfasamiento note que era distinto, si bien siguiendo el diagrama se aproximaba al que ya hubiera llevado a cabo en su momento pero algo lo diferenciaba.

Quizas (me asalto la duda), la metodologia de medida que estaba utilizando no era la correcta  o algun detalle se me estaba escapando.

Tome la ultima decision, fabrique otro balun, con el sistema de enfasamiento del balun plano UNADILLA, le coloque el nucleo que yo entendia era de baja calidad, lo monte en el analizador de antenas y,     RESULTO¡¡¡¡¡¡. 

La respuesta obtenida con el nucleo que yo entendia no era de calidad , era sencillamente EXCEPCIONAL.

 La ROE se mantuvo plana desde los 2 Mhz. hasta los 56 Mhz. 

Habia conseguido un balun para HF con respuesta plana en todo el espectro de frecuencias pretendido, sin agregar mas perdidas que las naturales por insercion,

 A continuacion pongo a disposicion el circuito de enfasamiento utilizado y los resultados obtenidos.

 Ojala alguno de los colegas se anime al armado siguiendo estas indicaciones, seguramente obtendra muy buenos resultados.

Detalles a tener en cuenta: Alambre de cobre esmaltado de 1,2 a 1,5 mm de diametro. Todas las vueltas juntas.


Este es un diagrama del Handbook de radio, que se aproxima bastante al experimentado (aunque utiliza nucleo toroidal, la esencia de la conexion casi que es la misma).





           Este es el circuito de enfasamiento utilizado en el  proyecto






El resultado obtenido mediante el analizador de antenas.

En general se puede observar la ROE en valor 1:1 en todo el rango de medidas. La Resistencia R se mantiene dentro del valor normal, mientras que la componente reactiva X varia muy poco con la frecuencia.

Banda de 80 metros

                             
                                                      Banda de 40 metros


                                                      Banda de 30 metros




                                                      Banda de 15 metros



                                                     Banda de 10 metros



                                                         Banda de 6 metros



                                                     Saliendo de la banda de 6 metros y  la ROE se mantiene.
                                                     La R se mantiene dentro de sus valores mientras que la X comienza
                                                      a elevarse.


                 Aqui se eleva la componente reactiva y tambien la ROE (apenas), quedando esta                                   frecuencia,  como   extremo final para el funcionamiento del balun,



                       Como resultado final, podemos afirmar que, siguiendo este tipo de enfasamiento y con un nucleo de media calidad (ferrite de antenas de Ondas Medias) y alambre de cobre esmaltado de 1,5 mm. de diametro, se pueden obtener optimos resultados.

Queda ahora trabajar sobre nucleos toroidales y ver las repuestas que se pueden obtener, sin llegar a utilizar nucleos toroidales tipo AMIDON que todavia siguen siendo dificil de conseguir.

 La idea sera trabajar sobre nucleos de calidad media y tambien  de aquellos obtenidos de las viejas fuentes de alimentacion de PC tipo XT, por su tamaño generoso que permitiran emplear alambres de 1,5 a 2 mm de espesor y con una muy buena aislacion para evitar chispazos y arcos cuando se le apliquen niveles elevados de potencia. 

Con este tipo de nucleos y la potencia de 1Kw a aplicar, permitira observar no solo la ROE obtenida, sino tambien posibles sobreelevaciones de temperatura, buscando de construir un balun de corriente de respuesta plana en todo el espectro de HF y que permita trabajar alta potencia con total seguridad.
 Estos son proyectos de mediana complejidad, que nos permiten seguir experimentando en RF y quemando estaño para beneficio de nuestro hobby.


Ing. Pedro Navarro
Noviembre de 2015

7 comentarios:

fredy Palacios dijo...

Excelente ,de sumo interes!

fredy Palacios dijo...

Excelente ,de sumo interes!

Ricardo Lrc dijo...

A poner en práctica.

Ariel dijo...

Ya lo dijiste paco!

Ariel dijo...

Lo voy experimentar ...luego les cuento

Anónimo dijo...

Felicitaciones por la explicacion …… Mi consulta es: ¿Como fabricar un UnUn o un Pseudo-Balun, para el caso de una antena dipolo desbalanceada (que por cueationes de espacio tiene forma de W horizontal o plana, muy poca altura y en proximidades de paredes y techos de chapa), alimentada con coaxial? – Gracias!!!

Anónimo dijo...

Felicitaciones por la explicacion …… Mi consulta es: ¿Como fabricar un UnUn o un Pseudo-Balun, para el caso de una antena dipolo desbalanceada (que por cueationes de espacio tiene forma de W horizontal o plana, muy poca altura y en proximidades de paredes y techos de chapa), alimentada con coaxial? – Gracias!!!