...cose da sapere per realizzare un balun 9:1 davvero efficiente

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Un efficiente balun 9:1 a larga banda (1-30Mhz) che adatti un cavo a 50ohm a un carico bilanciato da 450 è una delle cose più difficili da costruire.

Lo si può realizzare soltanto utilizzando la tecnica di Guanella, collegando tre linee di trasmissione in parallelo sul versante a 50 ohm ed in serie su quello da 450 perché, tra le altre marginali concause, la reattanza di arresto degli avvolgimenti è solo la metà di quella di un balun 4:1;

Va sottolineato che utilizzando contenitori plastici di solito si ottiene una risposta abbastanza piatta tra 1,5 e 450Mhz usando piccoli contenitori metallici invece il balun manifesta una impedenza del 25% superiore attorno ai 21Mhz. Poichè la reattanza di arresto non è altrettanto elevata a quella del balun 4:1 (a parità di numero di spire) meglio non utilizzarlo sui 160m con potenze superiori al KW.

Per ovviare a questo inconveniente, il nostro balun dovrà essere realizzato con 16 spire al posto delle classiche 13 avvolte su toroidi generosi da 7cm minimo di diametro con permeabilità attorno al 290 ( svantaggio: costano!)

Ricordate che un balun 9:1 ( 50X9 = 450) non adatta un cavo da 50 ohm con una piattina da 450ohm indipendentemente dalla sua terminazione. Il balun 9:1 vede 450 ohm in uscita solo se la linea è collegata ad un “carico” da 450ohm ( sembra banale ma non lo è).

Infatti se la linea terminasse con un dipolo da 50ohm, il balun in uscita vedrebbe solo 50ohm con la linea lunga mezz’onda e circa 4000 se la linea fosse ¼ d’onda. Ovvio che in questi casi avere un 9:1 sarebbe perfettamente inutile.

I balun non sono trasformatori convenzionali che trasmettono l’energia per accoppiamento di flusso ma, piuttosto, dei trasformatori per linee di trasmissione che trasferiscono l’energia.

Tre sono le principali cause di danneggiamento di un balun: la tensione di scarica, il danneggiamento del nucleo ed il riscaldamento eccessivo.

La tensione di scarica si verifica quando a causa dei un distacco accidentale di parte dell’antenna o per un errato cambio di banda o qualsiasi causa che faccia variare l’impedenza a valori eccessivamente elevati, si può verificare una scarica elettrica ad arco specialmente se il balun è costituito da isolamento sottile. Nemmeno un ohmetro potrà mai verificare il danno in quanto i lterzo avvolgimento rappresenta una barriera per la corrente continua.

E’ buona regola nella progettazone di balun larga banda che la reattanza di blocco sia almeno 3 volte quella richiesta in caso di corretto adattamento. Se ciò non fosse, il flusso eccessivo può danneggiare i nuclei o le ferriti. Il danno si manifesta come un aumento delle perdite nelal ferrite e non come cambiamento della sua permeabilità.

Per quanto riguarda il riscaldamento eccessivo, cioè la causa più probabile di danno ad un balun, ci sono tre considerazioni da mettere in risalto:

Nelle ferriti queste perdite sono correlate al livello della tensione e non a quello della corrente come avviene nei trasformatori convenzionali cioè si verificano perdite di tipo dielettrico

Le perditte di inserzione son ocorrelate anche alla permeabilità della ferrite maggiore è la permeabilità , maggiori saranno le perdite solo le ferriti non permeabili ( tipo zinco-nichel) con valore intorno ai 300 raggiungono elevate efficienze.

Esiste anche una correlazione di proporzionalità tra permeabilità e frequenze: balun 1:1 hanno minore caduta di tensione rispetto ad un 6:1 oppure al 9:1.

Un balun 1:1 con permeabilità diciamo 250, ha una perdita di circa 0,06 dB mentre quelli 9:1 circa 10 volte di più… Tutto ciò con adattamento perfetto. Se si opera con disadattamenti evidenti la caduta di tensione aumenta e quindi le perdite aumentano: si arrica anche al 40% con ROS 2:1.

Conclusioni:

I balun a bacchetta con avvolgimento sottile sono più vulnerabili alle tensioni di scarica ed ai flussi eccessivi

Sono altresi possibili compromessi; utilizzare toroidi con permeabilità 125 al posto di 250 permetterebbe di avere perdite minori ma i 160 sarebbero inutilizzabili..

Un balun va in sofferenza se lo si accoppia ad un carico di impedenza molto elevata: le perdite dielettriche non sono dannose per i nuclei, ma il flusso magnetico elevato invece si..