USO E CONSTRUÇÃO DE BALUN DE ACOPLAMENTO






traducao do blog incompleto
(faltam algumas imagens que serao desenhadas depois)
https://10sd156.blogspot.com/p/balunes-introduccion-el-balun-es-uno-de.html?m=1



TEORIA, USO E CONSTRUÇÃO DE BALUN DE ACOPLAMENTO.




Transformação de impedância
OBJETIVOS DA TRANSFORMAÇÃO DE IMPEDÂNCIA.
Nas radiocomunicações o que se pretende é: transferir a potência máxima gerada por uma estação, e que possui uma resistência interna, para uma carga ou antena que possui outra resistência muito diferente da resistência da estação para que a antena gere de forma otimizada. ondas eletromagnéticas em direção ao ponto que desejamos comunicar.
Para otimizar a máxima transferência de potência irradiada pela antena, será necessário inserir um dispositivo transformador de impedância (REDE DE ADAPTAÇÃO) o mais próximo possível da antena, que deverá ser protegido das intempéries e encerrado em uma caixa metálica para evite interferências.
O dispositivo de casamento de impedâncias deve ter uma blindagem eletrostática conectada ao terra para minimizar os efeitos de capacitâncias parasitas. Para frequências relativamente altas, existem vários tipos diferentes de baluns para linhas de transmissão. O tipo mais comum é um balun de banda estreita, às vezes chamado de balun de choque.

Existem diversas formas de criar a rede de adaptação, esta rede pode ser através de baluns, ou através de circuitos “T”, circuitos “L”, circuitos “PI”, ou ainda através de bobinas com cabos coaxiais, acoplamento de impedância por transformador. Adaptação por correspondência gama. 
Redes L
Uma das formas mais simples de uma rede de transformação de impedância é a rede L, que consiste em um indutor e um capacitor conectados em várias configurações em forma de L. Os capacitores geralmente são variáveis ​​para que o circuito possa ser sintonizado para ressonância e ajustado para máximo. Potência da saída. 
Redes PI e T
Embora as redes L sejam frequentemente utilizadas para casamento de impedâncias, elas não são flexíveis em sua seletividade. Ao projetar redes L, há muito pouco controle sobre o Q do circuito. Este valor é definido pelas impedâncias interna e de carga. Obtém-se, obviamente, um valor de Q, mas nem sempre pode ser o necessário para atingir a selectividade desejada. As redes pi e T podem ser projetadas para aumentar ou reduzir impedâncias, dependendo dos requisitos do circuito. Os capacitores geralmente são variáveis ​​​​para que o circuito possa ser ajustado para ressonância e ajustado para saída de potência máxima.

Adaptação de correspondência de impedância do transformador

Para realizar este tipo de acoplamento em uma antena é necessário que os braços do elemento excitado estejam isolados.

Um dos melhores dispositivos para casamento de impedâncias é o transformador. Lembre-se que é muito comum usar transformadores com núcleo de ferrite em baixas frequências para casar (transformar) uma impedância com outra.
Ferrite Amidon de 1 a 30 MHz

É possível fazer com que uma impedância apareça como a impedância de carga desejada selecionando o valor correto da relação de espiras do transformador.


Toróide de ferrite T 200 6




Torroid cobrindo-o com fita Teflon antes de enrolar

Esta relação é válida apenas para transformadores com núcleo de ferrite.

O que esta fórmula diz é que o quociente da impedância de entrada, Zi, e da impedância de carga, Zl, é igual ao quadrado do quociente entre o número de voltas no primário, Np, e o número de voltas no secundário. , Não. Por exemplo, para combinar uma impedância de gerador de 5 ohms com uma impedância de carga de 50 ohms, a relação de espiras seria

Esta relação é válida apenas para transformadores com núcleo de ferrite. Quando são utilizados transformadores com núcleo de ar, o acoplamento entre os enrolamentos primário e secundário não é completo e, portanto, a relação de impedância não é a indicada. Embora os transformadores com núcleo de ar sejam amplamente utilizados em frequências de RF e possam ser usados ​​para casamento de impedância, eles são menos eficientes que os transformadores com núcleo de ferro.
Tipos especiais de materiais foram criados para núcleos deste tipo, a fim de utilizá-los em frequências muito altas. O material do núcleo é ferrite ou ferro em pó. Os enrolamentos primário e secundário são enrolados em um núcleo deste material. O núcleo mais comumente usado para transformadores de RF tem formato toroidal. Um toróide é, em geometria, um corpo de seção circular que tem o formato de uma rosquinha. O toróide metálico geralmente é feito de um tipo especial de ferro em pó. O fio de cobre é enrolado no toróide para formar os enrolamentos primário e secundário. Uma configuração típica é mostrada na figura.
Os enrolamentos primários com derivações também costumam possuir o chamado autotransformador, que permite o acoplamento de impedância entre os estágios de RF. A figura descreve as configurações para aumentar e diminuir a impedância. Toróides são comumente usados. Ao contrário dos transformadores com núcleo de ar, os transformadores toroidais fazem com que o campo magnético produzido pelo enrolamento primário fique inteiramente dentro do próprio núcleo. Isto proporciona diversas vantagens importantes. Primeiro, um toróide não irradiará energia de RF. Os indutores de núcleo de ar irradiam porque o campo magnético produzido ao redor do enrolamento primário não está contido de forma fixa. Os circuitos transmissores e receptores que utilizam indutores de núcleo de ar devem ser cobertos por blindagens magnéticas para evitar que interfiram com outros circuitos. O toróide, por outro lado, confina completamente o campo magnético e, portanto, não requer blindagem.
Outro benefício é que a maior parte do campo magnético produzido pelo enrolamento primário corta as espiras do enrolamento secundário. Portanto, as fórmulas básicas para relação de espiras, tensões de entrada-saída e fórmulas de impedância para transformadores de baixa frequência padrão também se aplicam a transformadores toroidais de alta frequência.
A maioria dos novos projetos de RF usa transformadores de núcleo toroidal para combinar as impedâncias de RF entre os estágios. Além disso, os enrolamentos primário e secundário são por vezes utilizados como indutores em circuitos sintonizados. Alternativamente, indutores toroidais também podem ser construídos. Esses elementos têm uma vantagem sobre os indutores de núcleo de ar para aplicações de RF, que é que a maior permeabilidade magnética do núcleo resulta em alta indutância. Lembre-se de que quando um núcleo de ferro é inserido em um enrolamento de fio, a indutância aumenta acentuadamente. Para aplicações de RF, isso significa que os valores de indutância desejados podem ser obtidos usando menos voltas de fio. O resultado são indutores menores. Além disso, um número menor de voltas produz menos resistência, dando ao indutor um Q mais alto do que é possível com indutores com núcleo de ar.
Os toróides de ferrite são tão eficazes que substituíram os indutores de núcleo de ar na maioria dos projetos de transmissores modernos. Eles estão disponíveis em tamanhos com diâmetros de uma fração de polegada a vários centímetros. Na maioria das aplicações é necessário um número mínimo de voltas para criar a indutância desejada.

Toróide de redução de impedância com vários toques


Toróide de aumento de impedância com vários toques


Acoplamento de impedância do transformador
Um dos melhores dispositivos para casamento de impedâncias é o transformador. Lembre-se que é muito comum utilizar transformadores com núcleo de ferrite em baixas frequências para casar (acoplar) uma impedância a outra. É possível fazer com que uma impedância apareça como a impedância de carga desejada selecionando o valor correto da relação de espiras do transformador.
Quando são utilizados transformadores com núcleo de ar, o acoplamento entre os enrolamentos primário e secundário não é completo e, portanto, a relação de impedância não é a indicada. Embora os transformadores com núcleo de ar sejam amplamente utilizados em frequências de RF e possam ser usados ​​para casamento de impedância, eles são menos eficientes que os transformadores com núcleo de ferrite. Tipos especiais de materiais foram criados para núcleos deste tipo, a fim de utilizá-los em frequências muito altas. O material do núcleo é ferrite ou ferro em pó. Os enrolamentos primário e secundário são enrolados em um núcleo deste material.
O núcleo mais comumente usado para transformadores de RF tem formato toroidal. Um toróide é, em geometria, um corpo de seção circular que tem o formato de uma rosquinha. O toróide metálico geralmente é feito de um tipo especial de ferro em pó. O fio de cobre é enrolado no toróide para formar os enrolamentos primário e secundário.
Toróides de ferrite protegidos com fita Teflon
Ao contrário dos transformadores com núcleo de ar, os transformadores toroidais fazem com que o campo magnético produzido pelo enrolamento primário fique inteiramente dentro do próprio núcleo. Isto proporciona diversas vantagens importantes. Primeiro, um toróide não irradiará energia de RF. Os indutores de núcleo de ar irradiam porque o campo magnético produzido ao redor do enrolamento primário não está contido de forma fixa. Os circuitos transmissores e receptores que utilizam indutores de núcleo de ar devem ser cobertos por blindagens magnéticas para evitar que interfiram com outros circuitos. O toróide, por outro lado, confina completamente o campo magnético e, portanto, não requer blindagem. Outro benefício é que a maior parte do campo magnético produzido pelo enrolamento primário corta as espiras do enrolamento secundário. Portanto, as fórmulas básicas para relação de espiras, tensões de entrada-saída e fórmulas de impedância para transformadores de baixa frequência padrão também se aplicam a transformadores toroidais de alta frequência. A maioria dos novos projetos de RF usa transformadores de núcleo toroidal para combinar as impedâncias de RF entre os estágios. Além disso, os enrolamentos primário e secundário são por vezes utilizados como indutores em circuitos sintonizados. Alternativamente, indutores toroidais também podem ser construídos. Esses elementos têm uma vantagem sobre os indutores de núcleo de ar para aplicações de RF, que é que a maior permeabilidade magnética do núcleo resulta em alta indutância. Lembre-se de que quando um núcleo de ferro é inserido em um enrolamento de fio, a indutância aumenta acentuadamente. Para aplicações de RF, isso significa que os valores de indutância desejados podem ser obtidos usando menos voltas de fio. O resultado são indutores menores. Além disso, um número menor de voltas produz menos resistência, dando ao indutor um Q mais alto do que é possível com indutores com núcleo de ar. Os toróides de ferro em pó são tão eficazes que substituíram os indutores de núcleo de ar na maioria dos projetos de transmissores modernos. Eles estão disponíveis em tamanhos com diâmetros de uma fração de polegada a vários centímetros.Na maioria das aplicações é necessário um número mínimo de voltas para criar a indutância desejada.

Baluns para acoplamento de impedância
Os baluns podem ser construídos com hastes de ferrite ou toroides de ferrite.
Um balun é um transformador de linha de transmissão conectado para realizar acoplamento de impedância em uma ampla faixa de frequências, é chamado de "balun", termo que é derivado das primeiras letras das palavras inglesas BALanced e Unbalanced que correspondem a "balanced (Balanced) Antena) e "desequilibrado" (cabo coaxial), respectivamente, uma vez que estes transformadores são normalmente utilizados para conectar uma fonte balanceada a uma carga desequilibrada, ou vice-versa.
 Uma antena balanceada é aquela que tem seu elemento excitado isolado, uma antena com planos de terra não está balanceada, uma yagi acoplada com correspondência gama não está balanceada, uma linha aberta é uma linha balanceada e uma linha coaxial é uma linha desbalanceada.
Além disso, os baluns também podem ser cascateados para que a saída de um apareça como entrada de outro, sucessivamente. Ao colocar os baluns em cascata, as impedâncias podem ser aumentadas ou diminuídas de acordo com proporções maiores. Um ponto importante a ser observado é que os enrolamentos de um balun não são feitos para ressoar em uma frequência específica com capacitores. Portanto, eles operam em uma ampla faixa de frequência. As indutâncias dos enrolamentos são feitas de modo que as reatâncias dos indutores sejam quatro ou mais vezes maiores que a impedância mais alta a ser acoplada. Desta forma, o transformador fornecerá acoplamento de impedância designado em uma ampla faixa de frequência. Este recurso de banda larga dos transformadores balun permite que os projetistas criem amplificadores de potência de RF de banda larga. Estes dispositivos proporcionam uma magnitude específica de amplificação de potência numa ampla largura de banda e são particularmente preferidos em equipamentos de comunicações que devem operar em mais de uma faixa de frequência. Em vez de ter um transmissor para cada banda desejada, pode ser usado um único transmissor.
RELAÇÃO DE TRANSFORMAÇÃO A relação de transformação de impedância para um determinado balun/unun é geralmente expressa pela notação n: 1 ou 1: m.
A relação n:1 deve ser entendida com a alta impedância na antena e a baixa impedância no cabo coaxial.
A relação 1:m deve ser entendida com a baixa impedância na antena e a alta impedância no cabo coaxial.
As relações de transformação balun/unun aplicam-se aos seguintes valores de impedância:

Relação de transformação.
Impedância da antena em ohms.
Impedância da linha coaxial em ohms.
Antenas balanceadas "prováveis" para conectar
onze
cinquenta
cinquenta
Dipolo, yagi, V invertido
1,5:1
75
cinquenta
Dipolo, yagi, V invertido
vinte e um
100
cinquenta
Delta, caixa, laço, Bazuca
2,25:1
112,5
cinquenta
Delta, caixa, laço, Bazuca
3:1
150
cinquenta
Delta, caixa, laço, Bazuca
4:1
200
cinquenta
Delta, caixa, laço, Bazuca
6:1
300
cinquenta

9:1
450
cinquenta





1: 1,5
33
cinquenta
Yagui, dipolo "v"
1:2
25
cinquenta
Yagui, dipolo "v"
1: 2,25
22
cinquenta
Yagui, dipolo "v"
1:3
17
cinquenta
Yagui, dipolo "v"
1:4
12,5
cinquenta
Yagui, dipolo "v"
Tabela de diferentes transformações de impedância
Para saber a impedância da antena temos que medi-la com um analisador de antena no seu ponto de alimentação, a impedância das antenas muda em relação à atitude das antenas em relação ao solo ou quão próximas estão de objetos metálicos .

É importante destacar vários aspectos:

Exemplo:
R = IMPEDÂNCIA = antena Z = 46 ohms
X=antenaREATÂNCIA = 3
SWR = antena ROE = 1: 1,1
Exemplo: Nesta imagem de um analisador de antena, a antena que está sendo medida na frequência 7.118 MHz tem uma ROE de 1:1, aparentemente a antena está correta mas não, pois é necessário ajustar X para que nos dê zero , não. Independentemente de mudar o SWR ou o R = 46 ohms (resistência da antena), não importa tanto que R = 50 ohms, o importante é diminuir o R ​​subindo ou descendo nos dirá o tipo de transformação de impedância que precisamos (ou seja, qual relação R tem em relação a 50 ohms, que é a impedância da linha), para corrigir a nova mudança na relação das ondas estacionárias. Por exemplo, se
Para saber se a antena é curta ou longa , procure a frequência em que a Mas antes de fazer essas medições, é importante que a linha de energia seja um múltiplo de 1/2 comprimento de onda multiplicado pelo fator de velocidade da linha de energia. (ver coaxiais) http://www.qsl.net/xe3rlr/coaxiales.htm

Os valores de impedância na antena indicados na tabela são puramente resistivos, ou seja, X = 0 ohms.
Os baluns são projetados para realizar a transformação de impedância indicada, ou seja, para um 4:1 a impedância será reduzida de 200 para 50 ohms, mas o dispositivo irá funcionar mal se tentarmos passar de 800 para 200 ohms ou de 40 em 10 ohms.
 
Para realizar este tipo de acoplamento em uma antena é necessário que os braços do elemento excitado estejam isolados.

 Toda antena terá uma parte reativa em sua impedância, (X), por menor que seja pode ser indutiva SE "X" TIVER SINAL POSITIVO, ENTÃO A ANTENA FOR LONGO, ou capacitiva SE A ANTENA FOR CURTA, "X" TEM SINAL NEGATIVO ). Isto necessariamente fará com que a ROE medida na entrada do balun não seja 1:1 (a menos que o balun esteja com defeito e introduzindo uma reatância de compensação). Se, tendo uma impedância na entrada do balun como Zin = 50 + jX (com
A utilização do balun com antenas cuja impedância não seja a indicada na tabela de relações de transformação resultará no aparecimento de ROE na entrada do balun, que será maior quanto mais nos afastarmos daquele valor de impedância nominal. A operação com ROE alto pode afetar negativamente tanto o balun quanto o equipamento de transmissão, mesmo com efeitos irreversíveis.
Mesmo que a antena tenha impedância daquelas indicadas na tabela de relações de transformação, se as dimensões da antena não forem adequadas, a energia não será irradiada de forma eficiente e parte dela será dissipada como calor no balun. Uma baixa eficiência da antena pode afetar negativamente o balun, mesmo com efeitos irreversíveis.
Se uma determinada antena de banda única tiver uma impedância teórica, digamos 200 ohm, e eu construir um balun de proporção 4:1, poderei usar minha instalação sem acoplador? Não há resposta para esta pergunta, a menos que medimos a impedância da antena antes de instalar o balun. A altura acima do solo e o ambiente da antena significarão que sua impedância provavelmente não será de 200 ohm, portanto a ROE será maior quanto mais nos afastarmos desse valor. Resumindo, pode ser necessário ajustar a antena para uma impedância próxima de 200 ohms para poder utilizar a instalação sem acoplador.
Se no exemplo anterior substituirmos “banda única” por “multibanda” o problema torna-se mais complicado, pois a impedância da antena (que varia com a frequência) não será a mesma nas diferentes bandas. Embora seja semelhante, também descobriremos que o ambiente fará com que a impedância se afaste de mais ou menos 200 ohms. Neste caso, o ajuste da antena pode favorecer algumas frequências e prejudicar outras, porém, é possível que a ROE obtida seja aceitável em todas as bandas de trabalho. Também pode nos ocorrer que em algumas bandas devemos usar um acoplador.

Baluns para acoplamento de impedância

Transformadores Balun usados ​​para conectar cargas ou geradores balanceados e desequilibrados

Um balun é um transformador de linha de transmissão conectado para realizar o casamento de impedância em uma ampla faixa de frequência. A figura mostra uma das configurações mais utilizadas. Este transformador é geralmente enrolado em um toróide, e os números de voltas dos enrolamentos primário e secundário são iguais, dando origem a uma relação de espiras de 1:1 e uma relação de acoplamento de impedância de 1:1.
Os pontos indicam a fase dos enrolamentos. Observe a maneira incomum como os enrolamentos estão conectados. Um transformador conectado desta forma é chamado de "balun", termo derivado das primeiras letras das palavras inglesas BALanced e Unbalanced, que correspondem a "balanceado e "desequilibrado", respectivamente, já que esses transformadores geralmente são usados ​​para conectar uma fonte balanceada para uma carga desequilibrada ou vice-versa.
No circuito da Figura a), um gerador balanceado está conectado a uma carga desequilibrada (aterrada). Em b), um gerador desbalanceado (aterrado) pode ser conectado a uma carga balanceada. A figura ilustra como usar um balun de relação de espiras de 1:1 para correspondência de impedância. Com a configuração mostrada em a) obtém-se um aumento na impedância. Uma impedância de carga quatro vezes maior que a impedância da fonte Zi fornece o acoplamento correto. O balun faz a carga "parecer" de Z1/4 para acoplar ao Zi. A Figura b) indica como obter uma redução de impedância. O balun faz com que a carga Zl “pareça” igual a 4Zi.
Existem muitas outras configurações de balun com diferentes taxas de impedância. É possível interligar vários baluns comuns 1:1 para obter relações de transformação de impedância de 9:1 e 16:1. Além disso, os baluns também podem ser cascateados para que a saída de um apareça como entrada de outro, sucessivamente. Ao colocar os baluns em cascata, as impedâncias podem ser aumentadas ou diminuídas de acordo com proporções maiores.
Um ponto importante a ser observado é que os enrolamentos de um balun não são feitos para ressoar em uma frequência específica com capacitores. Portanto, eles operam em uma ampla faixa de frequência. As indutâncias dos enrolamentos são feitas de modo que as reatâncias dos indutores sejam quatro ou mais vezes maiores que a impedância mais alta a ser acoplada. Desta forma, o transformador fornecerá acoplamento de impedância designado em uma ampla faixa de frequência.
Este recurso de banda larga dos transformadores balun permite que os projetistas criem amplificadores de potência de RF de banda larga. Estes dispositivos proporcionam uma magnitude específica de amplificação de potência numa ampla largura de banda e são particularmente preferidos em equipamentos de comunicações que devem operar em mais de uma faixa de frequência. Em vez de ter um transmissor para cada banda desejada, pode ser usado um único transmissor.
Quando são usados ​​amplificadores sintonizados convencionais, é necessário fornecer um método de comutação para o circuito sintonizado correto. Estas redes de comutação são complexas e caras e introduzem problemas, especialmente em altas frequências. Para que sua ação seja eficaz, as chaves devem estar localizadas muito próximas dos circuitos sintonizados, para que indutâncias e capacitâncias parasitas não sejam introduzidas pela chave e pelos condutores de interligação.
Uma maneira de resolver o problema de comutação é simplesmente usar um amplificador de banda larga. Não é necessária nenhuma comutação ou ajuste. O amplificador de banda larga fornece a amplificação necessária e a correspondência de impedância.
O principal problema do amplificador de banda larga é que ele não fornece a filtragem necessária para eliminar os harmônicos. Um meio de resolver este problema é gerar a frequência desejada em um nível de potência mais baixo, deixando os circuitos sintonizados removerem os harmônicos e fornecendo a amplificação de potência final com o circuito de banda larga. O amplificador de potência de banda larga opera como um amplificador push-pull linear classe A ou classe B, portanto o conteúdo harmônico inerente da saída é muito baixo.
Amplificador de potência linear classe A de banda larga


A figura mostra um amplificador linear de banda larga típico. Observe que dois transformadores balun 4:1 estão em cascata na entrada, de modo que a baixa impedância de entrada na base aparece como uma impedância 16 vezes maior que a entrada. A saída usa um balun 1:4 que aumenta a impedância de saída muito baixa do amplificador final, para uma impedância quatro vezes maior para corresponder à impedância de carga da antena. Em alguns transmissores, os amplificadores de banda larga podem ser seguidos por filtros passa-baixa ou filtros Pi.


CONSTRUÇÃO DE BALUN:


Vídeos que mostram como construir um balun 4:1 e outro balun 1:1

Balun 1:1 por CE4WJK
Material necessário.
1,50 Mt. de fio cu esmaltado de 2mm. diâmetro.
1 base de conector coaxial SO-239.
3 parafusos “jack” com porca dupla (ponta arredondada)
4 terminais do nº 3.
1 barra de ferrite de 10 a 12 mm. x 65mm. longo.
2 tampas de curtume em PVC de 40mm.
1 pedaço de PVC de 40mm. dia. x 120 mm. longo.
2 parafusos de bronze com porca e arruela 5×30 mm.
4 parafusos de rebites pop para segurar o conector
1 tubo de tubos de PVC com adesivo especial.
Construção de balun 1:1.
Uma vez que os 3 fios estejam bem esticados e paralelos, vamos enrolá-los na barra de ferrite ou em um tubo mais firme e de igual diâmetro, enrolando 8 voltas, o enrolamento terá 3 pontos em cada extremidade, que marcaremos conforme desenho em figura N°1. As extremidades A e B serão conectadas por soldagem aos terminais e fixadas com parafusos de bronze. Extremidade C, ao terra da base do conector coaxial, e extremidade D, ao contato central da referida base por soldagem. É aconselhável que a barra de ferrite fique bem acondicionada dentro do enrolamento para que não caia, podendo cimentá-la com algumas gotas de Araldite ou outra cola. Agora vamos preparar a caixa ou invólucro que protege o enrolamento das intempéries. Em uma das tampas de PVC faremos 3 furos de 3,5 mm. dia. – 1 furo na parte superior no centro e 2 nos lados diametralmente opostos – para colocação dos parafusos “j”. Na outra tampa faremos o furo necessário em sua base para colocar a fêmea do conector SO-239. Já a base da tampa tem 8 mm de espessura.

Balun de ferrite 1:1 por CE4WJK

Balun 1:1 da CE4WJK com proteção contra intempéries, mas sem proteção metálica

Balun 1:1 da CE4WJK pronto para uso em antena V invertido, mas sem proteção metálica


Núcleo de ar Balun 4:1 de 50 ohms a 200 ohms, ideal para antenas de onda completa


Ao medir seu delta no ponto de alimentação com um analisador de antena 
você tem
 200 ohms, você deve colocar um balum 4:1 
para transformar as impedâncias e daí você desce para o rádio com coaxial de
 impedância de 50 ohms
 , completando múltiplos de meio a comprimento de onda pelo seu 
fator de velocidade coaxial.

Núcleo de ar Balun 1:4 de 50 ohms a 12,5 ohms é diferente do anterior, 
este é para antenas de baixa resistência





DIAGRAMA PARA CONSTRUIR NÚCLEO DE AR ​​BALUN 4:1 DE 200 OHMS A 50 OHMS



Balun é um dispositivo usado para conectar uma linha de transmissão balanceada a uma carga desequilibrada. É chamado de balun (equilibrado para desequilibrado). Ou, mais comumente, uma linha de transmissão desequilibrada, como um cabo coaxial, pode ser conectada a uma carga balanceada, como uma antena, usando um transformador especial com um primário desequilibrado e um enrolamento secundário conectado ao centro. O condutor externo (blindagem) de uma linha de transmissão coaxial desequilibrada geralmente é conectado ao terra. Em frequências relativamente baixas, pode ser necessário usar um transformador comum para isolar o terra da carga.
. O balun deve ter uma blindagem eletrostática conectada ao terra para minimizar os efeitos de capacitâncias parasitas. Para frequências relativamente altas, existem vários tipos diferentes de baluns para linhas de transmissão. O tipo mais comum é um balun de banda estreita, às vezes chamado de balun de choque.

BALUNES
Introdução:
O balun é um dos dispositivos que normalmente integram a nossa antena. Seu nome vem da contração de dois termos ingleses, balanceado-desequilibrado, ou seja, equilibrado – desequilibrado.
Geralmente são bobinas que cancelam o desequilíbrio que ocorre ao conectar uma linha coaxial aos ramos de uma antena dipolo.
Esses enrolamentos possuem diferentes relações de transformação, em geral são fixos, como 1 para 1 - 1 para 4 - 1 para 9 - etc., mas também existem aqueles com relações variáveis ​​como o tipo Alford que já descrevi em um exemplo de Radiofrequência. Eles podem ter núcleo de ferrite ou ar, alguns são construídos com fio ou cabo coaxial.
Os baluns de banda larga podem ser divididos em baluns de tensão e corrente ou de estrangulamento. Os primeiros produzem tensões iguais e opostas às que aparecem em cada extremidade do cabo coaxial, tomando como lado frio a malha do lado de entrada do balun.
A antena pode ou não estar balanceada em relação ao aterramento elétrico. Ou seja, se os dois ramos do dipolo forem eletricamente simétricos, a antena estará equilibrada e as correntes que fluem do ponto de alimentação central serão iguais e opostas e não haverá correntes na parte externa da malha coaxial. Em outro caso, haverá alguns e uma parte deles retornará ao acoplador de antena ou transmissor. Haverá irradiação da linha e isso é desaconselhável conforme mencionado acima.
O dipolo pode ficar desequilibrado em relação ao aterramento elétrico por vários motivos, tais como:
1 - Um ramo é mais longo que o outro.
2 - O dipolo não é horizontal e uma extremidade está mais próxima do solo que a outra.
3 - Um galho não está reto ou está próximo de um tanque, do telhado de um vizinho, de um prédio, de outra antena, de uma árvore, etc.
Aqui vou colocar os diagramas de vários baluns, eles são muito fáceis de montar e foram testados com bons resultados.
Balun toroidal 1:1
1-1

Toroides são transformadores de banda larga. Deveriam ser feitas em núcleos toroidais, mas na prática com barras de ferrite dão bons resultados, embora não sejam adequados.

O problema continua em encontrar núcleos toroidais, escassos no mercado uruguaio, mas que podem ser encomendados via Internet desde os Estados Unidos.
Este balun permitirá que a linha seja adaptada de 50 ohms não balanceados para 50 ohms balanceados (a antena é balanceada e o cabo coaxial é uma linha desbalanceada), também podem ser usados ​​para 75 ohms com o mesmo resultado. Esses baluns podem suportar até 1 kW de potência na linha de saída.
Os componentes:

Fio nº 14 (tipo enrolamento de 2 mm)
Toróide com 12,7 mm de espessura; diâmetro interno: 35,3 mm; diâmetro externo: 61 mm o
Duas ferritas coladas de 9 mm de diâmetro cada e aproximadamente 105 mm. longo.
Taxa de permeabilidade central: 40; Tipo de material: Q2
Caixa de alumínio, deve ser vedada para que não entre água.
É composto por 10 voltas de fio trifilar, enrole as três voltas juntas na ferrite.
As juntas devem ser soldadas e a bobina isolada com mica ou acrílico da caixa.
Este balun é adequado para trabalhar em frequências de 1,8 MHz a 60 MHz.
Embora muitas pessoas não os utilizem, gostariam de utilizá-los para um melhor desempenho das antenas de rádio.
NOTA :
A saída da bobina três é o terra, malha do coaxial. A saída da bobina dois vai para o coaxial quente.


Balun toroidal 4:1
4-1

Toroides são transformadores de banda larga. Deveriam ser feitos em núcleos toroidais, mas na prática com barras de ferrite dão bons resultados, embora não sejam adequados. O problema permanece em encontrar núcleos toroidais, que são escassos no mercado uruguaio, mas podem ser encomendados via Internet à United. Estados.Este balun permitirá adaptar a linha de 50 ohms não balanceada a 200 ohms balanceada (a antena é uma linha balanceada e o cabo coaxial é uma linha não balanceada), bem como as linhas de 75 a 300 ohms. Esses baluns podem suportar até 1 kW de potência na saída.
Os componentes:

Fio nº 14 (tipo enrolamento de 2 mm)
Toróide com 12,7 mm de espessura; diâmetro interno: 35,3 mm; diâmetro externo: 61 mm o 
Duas ferritas coladas de 9 mm de diâmetro cada e aproximadamente 105 mm. longo.
Taxa de permeabilidade central: 40; Tipo de material: Q2
Caixa de alumínio, deve ser vedada para que não entre água.

É composto por 10 voltas de fio bifilar, enrole as duas voltas juntas, na ferrite as juntas devem ser soldadas, e a bobina isolada com mica ou acrílico, da caixa Este balun é adequado para trabalhar em frequências de 1,8 MHz a. 60 MHz.
Embora muitas pessoas não os utilizem, gostariam de utilizá-los para um melhor desempenho das antenas de rádio.


Balun Coaxial 4:1
Também podemos fazer um balun de proporção 4:1 com cabo coaxial.
4:1



Ferrita Balun 6:1
Você encontrará o material para ser utilizado em qualquer canto da sua sala de rádio e se tiver que comprar algum dos materiais, todos são muito baratos, tornando-o acessível para qualquer bolso.
6:1
Enrolamento duplo, 12 voltas de fio de cobre esmaltado de 1,5 mm. diâmetro mínimo, separando 3 mm. cada volta, em duas ferritas unidas de 9 mm de diâmetro cada e aproximadamente 105 mm. longo.



Ferrita Balun 6:1
Balum 6:1
Se usarmos outro tipo de toróide devemos alterar o número de voltas, por exemplo para um toróide tipo T200-2 devemos dar 15 voltas de fio bifilar ou para um FT240 devemos dar 18 voltas, a derivação será em todos os casos no segundo circuito no final do irradiante.



9:1 ​​Balun toroidal
9:1
A bobina consiste em três fios de cobre esmaltados torcidos, cada um com 1,5 mm de diâmetro. Para tensionar os três fios, foram cortados três fios de 1,2 metros cada, as pontas foram unidas e prensadas na bancada. As outras três pontas que ficaram livres foram unidas e colocadas na broca, girando-a lentamente para que os três fios pudessem ser trançados.
Antes de trançar os fios é aconselhável marcar as pontas para saber depois de trançar qual corresponde a qual.
Enrole os fios já trançados no toróide, deve ter um total de 16 voltas trifilares, as voltas ficam separadas.
Esta é a aparência do toróide finalizado:
Finalizado
Este é o circuito elétrico:
elétrico
O balun foi montado em uma caixa plástica para isolá-lo da umidade.



Balun de banda larga
1:1, 2:1, 4:1, 6:1, 9:1, 12:1 e 16:1
3 a 30 MHz
As bobinas de banda larga são fundidas em dois tubos de ferrite medindo 19 mm externamente x 10,5 mm internamente e 50 mm de comprimento.
Tubo de ferrite
Suponha que queiramos primeiro fazer um balun 6:1 (300 a 50 Ω), vejamos o circuito:
Balun
A entrada Assimétrica é o cabo coaxial de 50 Ω e a saída Simétrica vai para a antena de 300 Ω, neste exemplo.
O enrolamento começa, com 2,5 voltas (azul), a partir dos próximos 300 Ohms, na outra extremidade ligada ao terra, na entrada. 
Esta também é a massa comum.  
Partindo do solo, rebobine novamente 2,5 voltas de fio (verde), com 300 ohms. 
Também a partir do ponto de terra, retrocedemos 2 voltas (vermelho) levando à entrada de captura (PL).  
O diâmetro do fio é escolhido para ocupar todo o tubo.  Mantendo o mesmo princípio, podemos calculá-lo para outras relações de balun, fazendo vários ajustes no número de voltas, obteremos a relação desejada.
Veja a tabela abaixo:
razão
Relação
Azul
Verde
Vermelho
50/50
1:1
1
1
2
50/110
2:1
1,5
1,5
2
50/200
4:1
2
2
2
50/300
6:1
2,5
2,5
2
50/450
9:1
3
3
2
50/600
12:1
3.5
3.5
2
50/800
16:1
4
4
2
O cabo pode ser, dependendo do tamanho do fio ou da esmaltação, fio de fiação interna rígido, fio industrial de fiação flexível.




Balun atual ou estrangulamento de RF
choque
Este cabo é RG-8, RG-58, RG213, RG214, etc; A bobina que vamos projetar serve para evitar que o cabo coaxial irradie RF através de sua malha.
Se alguma vez teve  problemas de interferência com outros serviços de comunicação, sendo os mais comuns  TVI  (interferência de televisão), telefone, etc., este tipo de balun irá evitar muitos problemas.
Essas interferências podem ser eliminadas em grande parte se ao instalarmos qualquer antena em nossa estação construirmos uma bobina com o mesmo cabo coaxial que alimenta nossa antena - de preferência o mais próximo possível do ponto de alimentação de nossa antena. A função dessas bobinas é adaptar melhor nossas linhas de energia e eliminar em grande parte os sinais espúrios de radiofrequência ( RF ) gerados por nossas transmissões. Essas bobinas podem ser construídas para uso em configuração de banda única e também para uso multibanda.
ESCOLHA MULTIBANDA  (Crushcraft A3S)
Este indutor foi projetado com o mesmo cabo de alimentação coaxial sem cortes.
O design do balun para a antena Crushcraft de 10, 15 e 20 M (antena yaggy multibanda) tem 8 voltas em um formato de 15,2 cm de diâmetro, sendo necessários aproximadamente 5 M de cabo.
CHOQUE DE BANDA ÚNICA  (edição MANUAL de 1997)
Frequência em MHz.
RG213 e RG8
RG58
3.5
6,71 Mt. em 8 turnos
6,10 Mt. em 6 a 8 turnos
7,0
6,71 Mt. em 10 turnos 
4,57 Mt. em 6 turnos
10
3,66 Mt. em 10 turnos
3,05 Mts. em 7 turnos
14
3,05 Mts. em 4 turnos
2,44 Mt. em 8 turnos
vinte e um
3,05 Mts. em 6 a 8 turnos
1,83 Mt. em 6 a 8 turnos
28
1,83 Mt. em 6 a 8 turnos
1,22 Mt. em 6 a 8 turnos
MULTIBAND SHOCK  (MANUAL edição 1997)
Frequência em MHz.
RG 8, 58, 59, 8X, 213
3,5 A 30
3,05 Mts. Em 7 turnos
3,5 a 10
5,49 Mts. Em 9 a 10 turnos
14 a 30
2,44 Mt. Em 6 a 7 turnos 



Balun atual ou bloqueador de RF de banda larga
(3 a 30 MHz)
choque
Choque