EL BALUN EN LAS ANTENAS

Realmente cuando me dispuse a encarar la tarea de fabricarme un balun, (tarea relativamente sencilla), no me imaginaba lo mucho que estaba por aprender.

Durante mi carrera de ingenieria ,en algun momento viendo la materia Radiacion Electromagnetica y Antenas, pudimos encarar su estudio totalmente teorico con tiza y pizarron. Pero de alli a llevarlo a la practica hay un escalon mas complicado.

Todos los balunes que utilice, siempre fueron adquiridos, en algunos casos a empresas de renombre (MFJ), y otros a empresas locales especialistas en el ramo, ( TAMECO, WALMAR, N.N., etc.).

No hace mucho uno de ellos literalmente exploto cuando cargue el equipo con tan solo 500 Watts en la banda de 20 metros. Esa experiencia y la adquisicion de un equipo para 10 metros, encendieron la mecha para comenzar a experimentar.

La utilizacion del balun en la alimentacion de un dipolo (en este caso), no pasaria de ser una anécdota mas, representando su colocacion, en el circuito de salida de la emision, la eliminacion de la irradiacion de la malla del coaxil, al adaptar el dipolo (elemento simetrico), al alimentador coaxil (elemento asimetrico).

Esto conlleva segun la teoria, a la modificacion del diagrama de irradiacion del dipolo, mejorando su rendimiento.

Hasta aqui todo a su favor, ahora bien, la colocacion de un elemento dentro de la cadena de irradiacion evidentemente produce perdidas (por insercion) ademas de otros pequeños males, como la elevacion de la relacion de ondas estacionarias y en consecuencia la perdida de energia radiada.

Este punto muchas veces es crucial, particularmente cuando trabajamos con baja potencia, pero si trabajamos con potencias elevadas (superiores a 100 Watts), perder un poquito de potencia no es el mayor de los males, sobre todo si eliminamos posibles problemas de radiaciones espureas a traves de la malla del coaxil.

Como el rendimiento de estos elementos era motivo de intriga, comence investigando con un balun comercial de la marca Walmar , midiendolo con un analizador de antenas me lleve una ingrata sorpresa, la de determinar que dicho elemento, superando la frecuencia de los 14 Mhz. (banda de 20 metros), comenzaba a perder potencia (irradiada por la antena) a traves de la elevacion de la ROE presentada por el balun.

Si bien la ROE no era demasiado elevada, representaba de por si una perdida, la cual aumentaba al aumentar la frecuencia.

Listo me dije, este es el punto de partida para iniciar la fabricacion de un balun, que cumpliera con ciertas premisas como todo proyecto.

Ellas eran por sobre todas las cosas, mantener una ROE baja en las tres bandas superiores de HF (las clasicas de 20, 15 y sobre todo 10 metros).

Ademas deberia poder soportar realmente una potencia minima de 1 Kw. pep (mi lineal es de solo 500 watts., pero......).

Y que la presentacion final careciera del formato "artesanal" o "Walmaristico" (este ultimo no me gusta para nada).

Lo primero es lo primero y esto es la preseleccion del material disponible para encarar la tarea.

Buscando en la famosa valija de elementos recuperados y posibles de ser utilizados, (infaltable en todo aficionado a la radio que se precie como tal), rescate una varilla de ferrite de un grosor similar al utilizado en las radio Tonomac.

Tambien recupere un viejo nucleo de un Flyback Philips de muy buena calidad y un toroide AMIDON aunque de baja frecuencia.

Munido de estos elementos, faltaba seleccionar el conductor para el bobinado, contando para ello con cable conductor monopolar aislado de 1,5 mm2 de seccion.

Faltaba el diagrama del conexionado, tome varios modelos a traves de internet, pero luego y via radio, un colega LU3HFA me paso el diagrama final que tantas veces fuera utilizado y mostrado de una manera realmente didactica, en donde se puede apreciar el bobinado que actuando en contrafase une el circuito asimetrico con el simetrico.





Realizado el bobinado trifilar con el conductor en cuestion (8 vueltas), y tomando todos los recaudos posibles para que el bobinado mantuviera su aislacion y evitar inclusive cualquier tipo de vibracion interna, lo cubri totalmente con epoxi (lo encapsule).

Procedi luego del secado a introducirlo dentro de su tubo protector dandole la terminacion al estilo comercial quedando muy parecido al balun MFJ.

El paso posterior una vez secas todas las juntas para evitar la posible entrada de agua o humedad era efectuar las medidas de rigor, convencido de la "fortaleza" y rendimiento de mi creacion.

Para ello dispuse el circuito recomendado por el fabricante del analizador de antenas MFJ (que a mi particularmente no me convence).

Se trata de un sistema con 2(dos) resistencias, cada una de ellas representando R/2 del valor central reflejado en el dipolo (en mi caso 50 ohmios) y lo que se hace es ir derivando a masa una de las piernas por vez y luego el punto central de ambas resistencias.




El resultado obtenido fue sencillamente "desastroso", una ROE de 2,5 casi 3 en 10 metros pero que apenas si llegaba a 1,5 en 40 metros, o sea habia obtenido lo mismo casi que un balun comercial. Cual podria ser la causa de tan elevada ROE ?.

Habia comenzado mi trabajo alrededor de las 5 de la mañana, esperando concluir con exito el mismo alrededor de las 8 hs, era las 10 de la mañana y el fracaso estaba entre mis manos.

Consultas por aqui y por alla, comentarios rescatados en forma radial y a traves de internet, pero que en realidad terminaban concluyendo conque la mayoria de las veces el balun una vez construido no habia sido medido, sobre todo en cercanias de los 28 Mhz.

Es decir que teniamos pocas referencias para seguir.

Volvi sobre mis pasos, el balun ya construido lo reservaria para el dipolo de 40 metros, comenzando entonces el armado de un nuevo balun pero utilizando otros materiales, comenzando con un nucleo de ferrite extraido de un balun Walmar, previo bobinado y sin encapsular el mismo para permitir posteriores ajustes, procedi a su medida, separando un poco las vueltas trifilares entre si (entiendase separando el conjunto de las tres vueltas del proximo) para evitar capacidades distribuidas y quizas aumentar el Q, pero el resultado seguia siendo el mismo.

Vease a continuacion el resultado obtenido para cada una de las bandas.

(doble click sobre la imagen para aumentarla).

Detalle del primer balun terminado y de la varilla de ferrite lista para el nuevo bobinado.

Medicion en 80 metros





Medicion en 40 metros





Medicion en 20 metros






Medicion el 15 metros






Medicion en 10 metros (sencillamente un desastre).







Bobinado del balun empleando el nucleo de un Fly Back




Detalle de las medidas en cada una de las bandas (80, 40, 20 ,15 y 10 metros).

Quizas un poco mejor, pero lejos de los valores esperados para este proyecto.

Le tocaba el turno entonces al nucleo toridal AMIDON

Un poco mejor en 40 metros (estoy empleando alambre y solo 6 vueltas).

Recapitulando y siendo las 20 horas (habia comenzado a las 5 hs. del mismo dia), no quedaba mucho mas para hacer, salvo reflexionar sobre las pruebas realizadas y tratar de determinar las posibilidades alcanzables para este proyecto.

Comenzado el nuevo dia, habia varias conclusiones para sacar, en funcion de las pruebas realizadas.

En primer termino y exceptuando la ultima varilla utilizada, el resto del material por su permeabilidad, incluyendo al nucleo amidon (rescatado de una fuente conmutada de una vieja PC XT 88), no eran los mas adecuados. Casi todos estos materiales habian sido diseñados o elegidos para funcionar en frecuencias relativamente bajas.

Y lo principal, la utilizacion del cable conductor de 1,5 mm2, si bien me brindaba una gran robustez, desde el punto de vista de la RF al parecer no era lo mas indicado.

Tome por ultima vez la varilla de ferrite comentada, utilizando en esta oportunidad como conductor, alambre de 1 mm2 de seccion, forrado, bobinando solo 6 vueltas en forma trifilar, pero separando ampliamente las vueltas, dejando el nucleo justo al centro del bobinado.

Resultado final la ROE disminuyo a 1,5 en 28 Mhz. siendo menor a 1,2 en 3,5 Mhz., es decir habiamos logrado finalmente conseguir los objetivos enunciados en el proyecto.

Baja ROE, robustez para soportar 1 Kw (creo que los va a soportar, ya que le aplique algo mas de 400 watts por periodos largos y la temperatura no se elevo) ademas la terminacion resulto acorde a lo proyectado. Si bien el trabajo de algo tan simple resulto arduo por la cantidad de horas invertidas, el principal resultado fue el aprendizaje obtenido.

Detalle del balun terminado con su dipolo y bajada coaxil para la banda de 10 metros.

El agradecimiento a los colegas LU3HFA, LU8HDI, LU3HS, LU6HCQ y tambien a LU9HCO que soño con este proyecto y cuyas divagaciones y conclusiones me ayudaron a terminarlo con exito.

Ing. Pedro E. Navarro

01/01/2010