BALUM

Hay un elemento denominado Balum que normalmente usamos para adaptar el cable o línea coaxial asimétrica Un-balanced que va desde nuestro transmisor (TX), a la antena, y que en la mayoría de los casos y por su concepción simétrica, es balanced . El término inglés Balun viene del vocablo BALanced-UNbalanced

La ventaja del tener instalado en nuestra instalación un Balum, es la de adaptar la impedancia entre el equipo transmisor y la antena y por consiguiente evitar las desadaptaciones en nuestra instalación y por ello mejorar el ROE y el que sus SWR se aproximen lo más posible al (1), y con ello evitar radiaciones no deseadas, no provocar Interferencias en TV, etc., y con ello mejorar el rendimiento de nuestra instalación.

Nosotros podemos realizarnos uno o bién adquirirlo en alguna tienda especializada, los hay de diversos tipos modelos y potencia, aunque en la mayoría de los casos los fabricantes de antenas suelen acompañarlo cuando adquirimos una de sus antenas, pero supongamos que nos hemos hecho un dipolo y queremos realizar nosotros mismos el Balum, pués bién con materiales sencillos de desecho que podemos tener por los cajones y unas sencillas explicaciones vamos a intentar realizar uno.

El que vamos a realizar es de relación 1,1 para ello necesitamos una barra de ferrita de las que suelen utilizar los receptores de radio, con un trozo de unos 8 a 10 cm de largo y unos 10 mm de grueso será suficiente, a veces con un trozo roto de esas medidas que nos de algún amigo técnico de radio nos servirá.

Sobre esta ferrita bobinaremos un devanado trifilar con hilo de cobre esmaltado de 1,5 a 2 mm de diámetro, poniendo especial cuidado en conexionar las bobinas, identificando el pricncipio y final y de cada devanado según paso a explicar: Comenzaremos por bobinar sobre un tubo o una broca de 8 mm, una a una cada bobina y que tenga unas 9 espiras, y dejando los extremos lo suficientemente largos para su posterior conexionado. Cuando esten las 3 bobinas hechas, introduciremos el núcleo de ferrita por su interior con especial cuidado en que los 3 hilos esten perfectamente paralelos pegando con Araldit o pegamento similar.

Luego tendremos 3 bobinas que llamaremos 1- 2- 3 y a cada principio llamaremos A, y a cada final B. Luego tendremos que a la bobina o devanado 1, tendra un principio 1A, y un final 1B, así cada una de las tres (1A-1B), (2A-2B), (3A-3B).

Una vez seco el pegamento, procedermos a soldar los extremos (1B + 2A) dejando un extremo largo que irá a la malla del coaxial de bajada. El extremo 1A irá a un extremo del Dipolo.

Igual haremos con los extremos (2B+3A) y de este punto al otro extremo del Dipolo, y el extremo 3B ira al vivo del coaxial de bajada.

Una vez hecho esto, buscaremos un trozo de tubo de PVC de los usados en fontaneria de 14 cm de longitud y unos 4 cm de grueso y dos tapones los culaes una vez terminado todo pegaremos quedando todo el conjunto hermético y protegido de los agentes atmosféricos, en el tapon inferior colocaremos un conector SO239 y en el tapon superior fijaremos un cancamo de laton o Inox para poder colgar el balun.

 

Hay diferentes formas de realizarnos uno de estos Balum, los esquemas de abajo estan realizados con ferritas toroidales, aunque los hay de diversas formas de construcción y relaciones, los expuestos son (1:1) y (1:4).

 

 

 

Construcción de "Baluns" 1/1 - 2/1 - 4/1 - 6/1 - 9/1 - 12/1 y 16/1 para las Bandas de  1.8 a 30 (50)  Mhz

La construcción de un  Balun es un trabajo relativamente fácil, para realizar el transformador Balun, se necesita de dos tubos de ferrita, material 43 o 61, u otro material con permeabilidad (µI) 125 - 850.  El tamaño de las barras de ferrita va a depender principalmente de la potencia en watios que a de  pasar hacia la antena de nuestros TX.

El punto más importante es que la inductancia del enrollamiento Alta Impedancia debe ser suficiente, para que su impedancia a la frecuencia más baja de trabajo sea superior a aproximadamente 4 o 5 veces la impedancia de la antena o de la línea simétrica conectada a él.

Por ejemplo:

Para un transformador 1 / 4 de 50 a 200 ohm, de 3.5 a 30 MHz, la impedancia deberá pertenecer de cerca de 1000 ohm a 3.5 tipos de MHz (5 veces 200 ohm), lo que define una inductancia de aproximadamente 45 µH.

 Para un transformador 1 / 6.25 de 50 a 312.5 ohm, de 1.8 a 30 MHz, la impedancia deberá pertenecer de cerca de 1500 ohm a 1.8 tipos de MHz (5 veces 300 ohm), lo que define una inductancia de aproximadamente 130 µH.

 Hay que elegirr preferentemente ferritas con µI como mínimo de 850, en suficiencia, para asi poder disminuir el nº de espiras y de hecho las capacidades parásitas perjudiciales para un buen funcionamiento en bandas altas. Si no se dispone de barras de ferrita adecuados,  es posible reunir 2  barras de ferritas en paralelo. 

Ejemplo N ° 1: 

2 hileras de 3 toroides AMIDÓN FT 140-43 (6 en total).

Características de cada toroide: diámetro 35.6 exterior, diámetro. Interior 22.7, espesor 12,7 mm, µI 850, Al 972 nH / sp2 

Con 2 espiras de lado, 50 ohm, y 2x 2.5 espiras sobre arrollamiento 312.5 ohm, esto da una inductancia de ~146µH (1650 ohm 1.8  MHz.

Ejemplo N ° 2: 

2 hileras de 5 toroides AMIDÓN FT 114-43  (10 en total).

Características de cada toroide: diámetro 29 exterior, diámetro. Interior 19, espesor 7.5 mm, µI 850, Al 536 nH / sp2 

Con 2 espiras de lado 50 ohm, y 2x 2.5 espiras sobre arrollamiento 312.5 ohm, esto nos da una inductancia de ~130 µH (1500 ohm 1.8  MHz.

Estos transformadores aceptan bien la potencia " Legal Limite " americanas sin calentarse

 Para someter a un test su toroides, hechos un balun 1 / 1 con nº de espiras previsto costado 50 ohm, conecte una carga de 50 ohm no inductiva, y verifique el calentamiento y el T.O.S. a la potencia  máxima de utilización.

 

AMIDÓN es el pricipal suministrador Americano de toroides, los vende directamente a radio aficionados a buenos precios, aunque también  es  posible comprarlos en Alemania, o en alguno de los nercadillos o foros de  Compraventa de material de radioaficionado. 

Los cálculos de inductancia de los enrollamientos pueden ser simulados con un excelente software de MINIRK de DL5SWB.

Las medidas de inductancia pueden ser realizadas, con LC Meter propuesto por DD0SB, u otro aparato equivalente.

Regla de base: el informe de transformación es igual al cuadrado del de Nº total de espiras  (alta impedancia) / Nº de espiras lado 50 ohm (baja impedancia).

Algunos ejemplos de cálculo:

Para un balun con 2.5 espiras sobre arrollamiento 50 ohm, y 2 x 2.5 espiras sobre la antena, el informe es 4 / 1 (50> 200 ohm)

Para un balun con 2.5 espiras sobre arrollamiento 50 ohm, y 2 x 3 espiras sobre la antena, el informe es 5.76 / 1 (50> 288 ohm)

Para un balun con 2.5 espiras sobre arrollamiento 50 ohm, y 2 x 3.5 espiras sobre la antena, el informe es 7.84 / 1 (50> 392 ohm) 

Para un balun con 2.5 espiras sobre arrollamiento 50 ohm, y 2 x 4 espiras sobre la antena, el informe es 10.24 / 1 (50> 512 ohm)

Para un balun con 2.5 espiras sobre arrollamiento 50 ohm, y 2 x 4.5 espiras sobre la antena, el informe es 12.96 / 1 (50> 648 ohm)

Para un balun con 2.5 espiras sobre arrollamiento 50 ohm, y 2 x 5.5 espiras sobre la antena, el informe es 19.36 / 1 (50> 968 ohm)

Para un balun con 3 espiras sobre arrollamiento 50 ohm, y 2 x 1.5 espiras sobre la antena, el informe es 1 / 1 (50> 50 ohm) 

Para un balun con 3 espiras sobre arrollamiento 50 ohm, y 2 x 3.5 espiras sobre la antena, el informe es 5.44 / 1 (50> 272 ohm)

Para un balun con 3 espiras sobre arrollamiento 50 ohm, y 2 x 4 espiras sobre la antena, el informe es 7.11 / 1 (50> 355 ohm)

Para un balun con 3 espiras sobre arrollamiento 50 ohm, y 2 x 4.5 espiras sobre la antena, el informe es 9 / 1 (50> 450 ohm)

    La f igura, muestra un arrollamiento con dos tubos ferrita yuxtapuestos 

Para la realización de nuestro Balun necesitamos de varios arrollamientos, 3 en nuestro caso.

Para definir lo que es un arrollamiento, es más fácil ilustrarlo por la foto de abajo

 

Principio del arrollamiento

1 espira en azul

1,5 espira en rojo

Azul 2.5 espiras - Rojo 2 espiras - Verde 2.5 espiras

Comenzaremos por hacer 2,5 espiras azul, por lo tanto de apreciado 300 ohm. Enlazamos la otra extremidad con la masa, al nivel de la toma de entrada. Será por otra parte el punto común de masa. Por lo tanto de la masa, rebobine de nuevo 2,5 espiras de hilo verde que acabará numerado(cotizado,apreciado) 300 ohm. Siempre a partir del punto de masa, rebobine de nuevo 2 espiras (rojo) que acabará en la toma (PL o N) de entrada.

 

El hilo será el mejor aislado, para disminuir las pérdidas, y el más grueso posible para ocupar casi la totalidad del tubo.

Guardando el mismo principio, podemos realizar diferentes adaptaciones respetando el número de espiras dado por el cuadro siguiente

Sobre una antena ficticia de resistencia adaptada a la potencia de ensayo, y al informe de transformación, el TOS no debe sobrepasar 1,5/1 en lo alto de banda. Utilizaremos resistencias no INDUCTIVAS (agrupamiento de antiguas resistencia 2W carbon aglomerado), e hilos cortos. 

El hilo podrá ser del hilo esmaltado con funda de Teflón/silicona, o de hilo rígido o cable flexible aislado. 

Hay que tener cuidado con el aislamiento porque tenemos tensiones importantes con solamente 100 vatios del TX.

Lo metermos todo en una  caja estanca que lo proteja de las inclemencias del tiempo, y si podemos prever una ventilación en la parte baja, de 10 a 20 mm de diámetro con rejilla " anti insectos " para evitar las corrosiones por la condensación que se produciria en un caja totalmente cerrada. 

Dibujos de F6GWO...

 

COMO SABER LA RELACION DE UN BALUM DEL QUE NO SABEMOS SUS CARACTERISTICAS Y RELACIÓN

Con una resistencia de 50 ohmios, y minimo de 2 watios que es la impedancia de salida de tu equipo, del carbon u otro material, pero que no sea bobinada, con objeto de que las espiras no resuenen y pueda hacerte de antena y falsear la medida (no olvides que la resistencia no puede ser bobinada).

Conecta esta resistencia al balum, en los tornillos donde iria conectada los hilos del dipolo o elemento radiante como si fuera la antena o sea una pata a cada lado del balum, a continuacion conecta con un latiguillo el conector del balum y llevalo a un medidor de estacionarias, acoplador de antena e incluso al equipo si este tiene medidor de estacionarias incorporado.

Una vez hechas las conexiones:

a.- Selecciona cualquier banda, y un modo de portadora continua AM o CW y con la mínima potencia posible del equipo, a continuación pon el equipo en transmision pulsando el PTT, y mira si tienes estacionarias en el medidor y cambia a otra banda para ver que tal te và, si no tuvieras estacionarias el balum seria relaciòn 1:1.

b.- Ahora bien si en el medidor se disparasen las estacionarias entonces tendrìas que probar a poner otra resistencia  tambien de 50 ohmios en serie con la anterior, (100 ohmios) y volver a medir, si no te da estacionarias tendrías un balum 2:1, si siguierarn disparandose las estacionarias vuelve a colocar otra resistencia en serie con las anteriores, ahora tendrías 150 ohmios y el balum seria un 3:1 y así colocando tanatas resistencias, hasta que el medidor te dé 1,1 de ROE.

Atención: No mantegas pulsado durante mucho tiempo el equipo en trasnmisión, podria calentarse de forma excesiva la resistencia y quemarse ella o el objeto donde este apoyada.