ARLA/CLUSTER: RE: Baluns e Ununs por Carlos Neves, CT3FQ.

[Manuel Artur Rodrigues]

Boa Tarde a todos.

Não querendo criar polémicas, tenho algumas divergências relativamente ás afirmações escritas.

De facto Balun é efectivamente a junção de Balenced para unbalanced (Balanceado para desbalanceado).
Se a relação for de 1/1 quer dizer que apenas permite que se ligue uma fonte de energia, cuja saída seja desbalanceada a uma balanceada, ou vice-versa, sem que haja o mínimo de perdas de transferência de energia.
Portanto não há relação de transformação logo não há adaptação de impedâncias.

Se a relação do balun for de 1/ valor diferente de 1, então sim temos tudo o que atrás se disse, mais uma adaptação de impedâncias.

No caso do Unun ou seja unbalanced to unbalanced realmente se a relação for de 1/1 ou seja por ex de 50 ohms para 50 ohms de facto não sei o que lá estará a fazer.

Agora se se pretender por exemplo fazar duas ou mais antenas, poderá utilizar-se um unun, porque vamos adaptar a nossa linha de transmissão desbalanceada ás que vem das respectivas antenas também desbalanceadas, que no caso de serem duas estaremos a adaptar 50 ohms ao paralelo de 2X50ohms (25).
Logo á uma adaptação de impedâncias de uma fonte desbalanceada para uma carga desbalanceada

73´s
CT1AED



De: cluster-bounces  radio-amador.net [mailto:cluster-bounces  radio-amador.net] Em nome de João Gonçalves Costa
Enviada: quarta-feira, 24 de Março de 2010 13:48
Para: 'Resumo Noticioso Electrónico ARLA'
Assunto: ARLA/CLUSTER: Baluns e Ununs por Carlos Neves, CT3FQ.


Baluns e Ununs , por CT3FQ




Quando se fala de Baluns, a maioria dos radioamadores sabe o que são e para que servem. Mas quantos é que sabem o que são Ununs? Eu confesso que ainda não consegui quantificar o numero total de variáveis, que me permitam saber muito sobre Baluns e Ununs. Por isso acho este assunto interessante e passível de ser discutido.

A maioria dos artigos que li sobre o assunto foram escritos por pessoas que abordam o tema apenas de uma determinada perspectiva, e em toda a panóplia de artigos que encontrei, verifiquei que alguns deles são de duvidosa credibilidade - principalmente aqueles escritos por alguns fabricantes.

Mas afinal o que são BALUNs e UNUNs? Serão apenas adaptadores de impedância que se ligam entre a antena e o cabo coaxial? Todos os artigos concordam que a palavra Balun resulta da junção de duas palavras do inglês: BALanced to UNbalanced e o UNUN é também a junção de UNbalanced to UNbalanced. Se no caso do BALUN percebe-se que o efeito esperado é transformar uma tensão assimétrica em simétrica, no caso do UNUN a ideia complica-se porque parece que não faz nada.

É muito fácil de perceber qual a necessidade de um BALUN - como transformador de impedâncias - em antenas em que a resistência de radiação é múltipla da do cabo coaxial e da do transceptor. Nestes casos é muito frequente encontrar BALUNS 4:1 em YAGIS e 9:1 em antenas assimétricas como a WINDOM. Na prática, para que uma antena de 200 ohms funcione com os 50 ohms, é necessário acoplar um BALUN 4:1. Esta adaptação de impedâncias permite maximizar o fluxo de energia electromagnética, entre o emissor e a antena, reduzindo as perdas no cabo e os eventuais danos no emissor.

E nos casos em que a antena já tem 50 ohms porquê é que usamos BALUNS?




[http://www.ct3team.com/members/ct3fq/images/baluneb3.jpg]

fig. 1 Balun de corrente (UNUN) da ArraySolutions.




Os Baluns 1:1

São nestes casos que as opiniões de alguns experts são, no mínimo, muito confusas e muito divergentes. Alguns autores afirmam que o facto da linha de transmissão do tipo cabo coaxial ser assimétrica perturba o diagrama de radiação da antena. Esta situação faz com que as correntes nos dipolos deixem de ser simétricas tendo como resultado a torção do diagrama de radiação. Outros defendem ainda que este facto faz surgir correntes indesejadas que causam harmónicas e perturbações no meio circundante.

Mas de onde é que surge essa corrente extraterrestre? Todos nós sabemos que, em condições normais, existem duas correntes no interior do cabo coaxial. Uma delas navega no condutor central e a outra com a mesma intensidade em sentido contrário na malha exterior (ver correntes I1 e I2 indicadas a vermelho na fig.2 ). Como as correntes se anulam o Cabo Coaxial não irradia.


[http://www.ct3team.com/images/correntescabocoaxial.png]

fig.2 Correntes no cabo coaxial




Irradiação electromagnética

Mas o que acontece é que exterior do cabo é um condutor e assim sendo o próprio campo magnético gerado pela antena - e porque a propagação das ondas electromagnéticas não é instantânea - vai induzir uma corrente no cabo (no exterior da malha). Essa corrente (ver corrente I3 indicada a azul na fig.2) irá propagar-se numa onda pelo cabo com uma intensidade que depende muito da resistência (impedância) do coaxial à terra. No fundo, o cabo passa a irradiar até ao interior do shack causando todo o tipo de perturbações.

Para resolver este problema é necessário fazer com que a corrente no exterior do cabo perto da antena "veja" uma impedância muito grande, que dificulte a sua propagação. Se, por coincidência, o comprimento do cabo coaxial da antena ao emissor for um múltiplo impar de 1/4 onda(*) o nosso problema fica parcialmente resolvido pois essa corrente no shack deixa de existir.


[http://www.ct3team.com/images/unun1020.png]fig.3 Balun de corrente


Baluns de corrente (UNUNs).

A maioria das nossas antenas são multibanda e a solução do comprimento do cabo não é exequível, por isso é necessário introduzir um UNUN de banda larga no circuito.

Os UNUNs ou RF Chock são a solução ideal para este tipo de problema. Para fazer um UNUN basta colocarmos vários anéis de ferrite no cabo coaxial pois assim estamos a aumentar a permeabilidade magnética (uo) e consequentemente a impedância. A maioria dos fabricantes de BALUNS de corrente usa esta tecnologia (ver fig. 1) pois o tamanho do balun fica mais pequeno. No entanto é preciso escolher bem o fabricante pois existem ferrites e ferrites, e muitos deles saturam logo na presença de potência. Outra técnica também, utilizada pelos fabricantes, é fazer uma bobina com o próprio cabo coaxial sobre uma barra de ferrite ou ar.

Por experiência, não sou apologista de muitos acrescentos nos cabos entre as antenas e os emissores. Do UNUN da RadioWorks que experimentei guardo más recordações pois foi sempre um ponto de avaria na zona de ligação das fichas.

[http://www.ct3team.com/images/unun3080.png]fig. 4 Balun de Corrente para os 7MHz



Comprar ou construir?

A solução que recomendo é que se guarde o dinheiro e se construa um Balun de corrente utilizando o próprio cabo coaxial que liga o emissor à antena. Como? Para construir um UNUN para as decamétricas basta apenas medir mais 2 metros do cabo para a antena e enrolá-lo fazendo uma bobina com 4 espiras de 16cm de diametro (ver fig.3). As espiras podem ser fixadas simplesmente com as vulgares braçadeiras plásticas e não requerem muita precisão. Embora não fiquem muito bonitas comparativamente com os de fábrica estes UNUNs são excelentes (ver testes do W8JI no quadro abaixo)

Onde colocar o UNUN?

Não se pense que basta fabricar um UNUN e instalar que ficamos logo com o nosso problema resolvido. Existem muitos cuidados adicionais que devem ser tomados como o localização do UNUN. Alguns autores defendem que o UNUN deve ser localizado logo junto ao dipolo, mas para mim um bom local é o ponto onde o cabo deixa perpendicularmente a antena, ou seja, junto ao tubo de suporte. Outro pormenor que deve ser tomado em conta é o caminho que o cabo coaxial percorre da antena para o shack pois já vi muitos casos em que os cabos seguem obliquamente da antena para o shack. Um bom método é fixar o cabo perpendicularmente até à base da torre e só no solo - onde se deve ter uma boa terra - é que deve seguir paralelo.

[http://www.ct3team.com/images/colocacaounun.png]






Baluns de Corrente e de Tensão

Definitivamente os velhos Baluns de Tensão - que muita gente ainda usa - mostraram-se muito pouco eficientes. Os baluns 1:1 de tensão não devem ser usados em frequências em que a resistência de irradiação da antena tem uma forte componente capacitiva ou indutiva, isto é, fora da frequência de ressonância. É muito fácil de perceber que o comportamento deste tipo de Baluns, quando as correntes são maiores, pode ser comparado a um dissipador de calor.

Os interessados sobre Baluns poderão encontrar ainda alguma informação útil no quadro abaixo. O W8JI efectou alguns testes a BALUNS e UNUNS de Fábrica e alguns resultados são, em alguns casos, mesmo desanimadores.



Marca

Impedância @ MHz

Centaur

DXE(3)

W2DU-1

W2DU-2

Force 12

Scramble

Solenoid

W2AU volt (1)

R+X  1.8MHz



84 129j

554 1.4k j

378 617j

230 325j

169 286j

1.67 245j

1 +1.18k j

.488 5j

R+X  15MHz



3.76 2.7k j

835 -1.84k j

727 -611j

761 -10j

883 -105j

11.97 -850j

62 -895j

1.36 42j

R+X  30MHz



143 -729j

153 -893j

284 -440j

610 -296j

538 -381j

73 162j

68 -168j

8.2 68j

Max Z  F



17 MHz

6.65 MHz

7.16 MHz

15.3 MHz

13.24 MHz

6.42MHz

4.25 MHz

60 MHz

R+X @ max Z



5.87k -943j

4.5K -340j

1.3K -13j

770 -20j

914 2.25j

42.7k 0j

34K 37K j

75 286j

Min Z  F













27.68MHz

11.7Mhz



R+X @ min Z













10 -2j

198 -252j















F SWR=1.25



6.8 MHz

65 MHz

21.15 MHz



20.2 MHz

(2)

(2)

20.9 MHz

1.8MHz

1.07

1.02

1.03



1.03



1.43

15MHz



1.58

1.04

1.17



1.18





1.2

30MHz

2.16

1.08

1.37



1.39



1.35


(1) O Balun de Tensão do W2AU mostrou-se um desastre

(2) Não é possível concluir sobre o SWR neste tipo de BALUNS de cabo coaxial visto dependerem do tipo de cabo utilizado.

(3) A melhor escolha é da DX Enginnering

(*)Para calcular o 1/4 onda no Cabo Coaxial divide-se a Velocidade da Luz no vazio pela frequência e por 4, e depois multiplica-se pelo factor de velocidade do cabo (no RG-213 é 0,66 e no AIRCOM 0,95). Por exemplo, se o nosso cabo for um RG213, um 1/4 onda de 14MHz é 300:14:4 X 0,66 = 3,53m. Depois basta multiplicar por um nº impar para termos sempre um nº impar de comprimentos de onda.



73

CT3FQ



Fonte: Artigos tecnicos no site CT3Team.


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