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<HTML><HEAD><TITLE></TITLE>
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<BODY><!-- Converted from text/plain format -->
<P align=center><B><FONT face=Arial size=6>BALUN</FONT></B></P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT face=Arial size=1>Por PY4ZBZ em 25-02-2007
rev. 29-09-2008</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Verdana></FONT> </P>
<P align=center><FONT face=Arial><B>Definições:</B></FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>O <B>BALUN </B>é um dispositivo que permite
interligar um <B>circuito BALANCEADO</B> a um <B>circuito DESBALANCEADO</B> ou
vice-versa. Em inglês: "<B>BAL</B>ANCED" e "<B>UN</B>BALANCED", donde o nome
<B>BALUN</B>.</FONT></P>
<P align=center><IMG height=250
src="http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/balung.GIF" width=620 border=0></P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT face=Arial>No texto seguinte, a palavra <B>"terra"</B>
(entre aspas) se refere a um ponto comum de <B>referencia de potencial</B>, que
pode ser a própria terra, ou qualquer outro condutor ou massa condutora usada
como referencia de potencial, como por exemplo, chassis de um equipamento
ou blindagem de um cabo coaxial, mesmo que não ligados eletricamente à
terra.</FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT face=Arial size=5><B>Circuito BALANCEADO:</B></FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Um <B><FONT size=3>circuito elétrico é
balanceado </FONT></B>quando os seus <B>dois </B>condutores (ida e retorno) ou
terminais, tem potencial (tensão) <B>simétricos</B> (<B>Vb </B>e<B>Vb'</B> na
figura acima) em relação ao "terra", ou seja, cada terminal tem instantaneamente
o<B> mesmo</B> potencial do outro, em relação ao "terra", e com <B>sinal
trocado</B>. Por exemplo, se num determinado instante um terminal tem <B>+</B>10
V em relação ao "terra", o outro terá <B> -</B>10 V. A tensão que interessa
mesmo é a diferença entre Vb e Vb', chamada tensão diferencial <B>Vd</B>. A
média entre Vb e Vb' deve ser zero e é chamada de tensão em <A
href="http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/balun.htm#c">modo comum</A>. O nome
balanceado é por analogia a balança de pratos, onde um deles está sempre em
posição simétrica em relação ao outro, com referencia a horizontal. E ainda, num
circuito balanceado, os dois condutores ou componentes do circuito são sempre
<B>idênticos</B>, apresentando as mesmas característica elétricas, como
capacitâncias em relação ao "terra", etc...Um exemplo de circuito balanceado é a
antena <B>dipolo</B> de meia onda com alimentação no centro. Num circuito
balanceado, nenhum dos dois terminais pode ser conectado ao "terra" (sem algum
prejuízo ao seu correto funcionamento), pois ambos tem tensão em relação ao
"terra". Um secundário de transformador com derivação central ligada ao "terra",
é outro exemplo de circuito balanceado: os dois extremos do enrolamento tem
sempre tensões iguais e com sinais opostos em relação ao "terra". Outro exemplo
de circuito balanceado é a <B>linha bifilar</B> de transmissão, onde os dois
condutores são idênticos e isolados da terra.</FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT face=Arial size=5><B>Circuito
DESBALANCEADO:</B></FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>O<FONT size=4> </FONT><FONT size=3><B>circuito
desbalanceado</B> </FONT>se caracteriza por ter um dos terminais (ou condutores)
ligado ao "terra", sendo que apenas um dos condutores tem tensão (Vu na figura
acima) em relação ao "terra". Os dois condutores (ida e retorno) de um circuito
elétrico desbalanceado são<B> diferentes</B>, sendo geralmente um deles
(retorno) é a "massa", chassis, blindagem, ou plano terra do circuito. Um
exemplo de circuito desbalanceado é o <B>cabo coaxial</B>, que é feito com dois
condutores diferentes, o interno e a blindagem. A blindagem, mesmo que não
ligada à terra, serve de referencia de potencial para o condutor interno.
Somente o condutor interno tem potencial em relação ao "terra", a blindagem não
(em condições normais). A maioria dos circuitos eletrônicos comuns, como
amplificadores, osciladores, etc..., são circuitos desbalanceados (embora possam
ser realizados de forma balanceada, ao custo de necessitarem o dobro de
componentes).</FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT face=Arial>Não vou explicar aqui as vantagens e
desvantagens de circuitos balanceados e desbalanceados, pois são <B>muitas</B> e
dependem da aplicação. Um exemplo típico de uso de balun é para ligar uma antena
dipolo de meia onda comum (que é um circuito balanceado) a um cabo coaxial (que
é um circuito desbalanceado). Quando se faz esta conexão sem uso de balun,
haverá uma circulação de corrente extra na blindagem do cabo, devido ao
potencial existente nos dois terminais do dipolo, o que causa uma serie de
efeitos (as vezes prejudiciais) como a irradiação pelo próprio cabo coaxial, o
que deforma o diagrama de radiação da antena, entre outros.</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Na pratica, existem muitas de formas de
fabricar um BALUN, como por exemplo, o uso de transformadores banda larga com
núcleo a ar ou de ferrite, circuitos sintonizados acoplados e tocos de cabos
coaxiais (e outros ainda). Os dois últimos exemplos tem a desvantagem de
funcionar em apenas uma banda estreita de freqüências.</FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT face=Arial size=4><B>Exemplos de BALUN feitos com tocos de
cabos coaxiais.</B></FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT face=Arial size=3>Um BALUN muito usado é o <B>1 para 4 (ou
4/1)</B></FONT><FONT face=Arial size=3>. Esta relação de 1/4 ou 4/1 se refere ao
fato de que, além da função obvia de <B>BALUN</B>, ainda funciona como
<B>transformador de impedância</B>, transformando a impedância do lado
desbalanceado em outra <B>4 vezes</B> maior do lado balanceado, ou ainda,
transforma a impedância do lado balanceado em outra <B>4 vezes</B> menor do lado
desbalanceado. A figura seguinte mostra o circuito correspondente:</FONT></P>
<P align=center><IMG height=250
src="http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/balun1p4.GIF" width=620 border=0></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Se for feito com cabos com <B>Zo</B>
(<B>impedância característica</B>) de 50 ohms, apresentará 50 ohms do lado
desbalanceado e 200 ohms do lado balanceado. Se for feito com cabos de 75 ohms,
transformará 75 em 300 e vice-versa. Observe que do lado balanceado não tem
conexão nenhuma com terra ou as blindagens dos cabos. Veja uma foto desse tipo
de balun <A
href="http://www.qsl.net/py4zbz/antenas/lecher.htm#b">aqui</A>.</FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT face=Arial>A figura seguinte mostra um circuito que é
realmente apenas <B>BALUN</B>, pois não causa nenhuma transformação de
impedância, donde o apelido 1/1:</FONT></P>
<P align=center><IMG height=250
src="http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/balun1p1.GIF" width=620 border=0></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Novamente, se os cabos usados tiverem
impedância característica Zo de 50 ohms, o BALUN permitirá ligar um circuito
balanceado de 50 ohms a um circuito desbalanceado de 50 ohms. Se forem de Zo =
75 ohms, os circuitos também deverão ser de 75 ohms.</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Como foi mencionado anteriormente, a
desvantagem desse tipo de realização pratica de balun, com tocos de cabo
coaxial, é que funciona apenas numa <B>faixa estreita de freqüências</B>, da
ordem de 5% da freqüência central de projeto, pois o comprimento dos tocos de
cabo depende da freqüência.</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Veja <A
href="http://www.i0qm.org/pdf/I0QM_BALUN.PDF">aqui um artigo</A> sobre o
funcionamento dos baluns mencionados anteriormente.</FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=center><B><FONT face=Arial size=4>Calculo dos comprimentos dos
cabos.</FONT></B></P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT face=Arial>Os BALUNs acima requerem cabos com <B>1/4 e 3/4
de onda</B> de <B>comprimento elétrico</B> para o BALUN 1/1 e de <B>1/2 onda</B>
de <B>comprimento elétrico</B> para o BALUN 1/4. </FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial> Como transformar <B>comprimento
elétrico</B> de um cabo para <B>comprimento físico</B> ?</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>É simples: É sabido que o comprimento de uma
onda eletromagnética no vácuo ou no ar é igual a velocidade da luz dividida pela
freqüência da onda. Com a freqüência <B>F</B> em <B>megahertz (MHz)</B>, teremos
o comprimento da onda em <B>metros</B> usando a formula seguinte:</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial size=4><B>comprimento de onda no ar </B>(em
metros)<B> = 300 / F </B>(MHz)</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Portanto:</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial><B>3/4 de comprimento de onda no ar = 225 /
F </B>(pois 3/4 de 300 = 225)</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial><B>1/2 comprimento </B><B>de onda no ar = 150 /
F </B><B> </B> (pois 1/2 de 300 = 150)</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial><B>1/4 de comprimento </B><B>de onda no ar = 75
/ F </B>(pois 1/4 de 300 = 75)</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Repetindo: comprimento em metros e freqüência
em MHz.</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Como a <B>velocidade de propagação num cabo
coaxial, com isolante diferente do ar, é menor que a velocidade da luz</B>,
temos que multiplicar o comprimento no ar pelo fator de velocidade do cabo para
termos o <B>comprimento da onda no cabo</B>. Por exemplo, o fator de velocidade
do cabo RG58 é de <B>0,67</B>, ou ainda, é <B>67% </B>da velocidade da luz.
Cabos com isolante do tipo "celular", que é uma mistura de polietileno com ar,
esse fator é de 0,81 ou 81% da velocidade da luz. O fator de velocidade é
fornecido pelo fabricante do cabo, e é devido UNICAMENTE ao isolante existente
entre condutor interno e a blindagem.</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Então temos:</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial><B>Comprimento físico do cabo
= </B></FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial><B>comprimento elétrico x comprimento da onda
no ar x fator de velocidade do cabo.</B></FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial><B>Exemplos:</B></FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Vamos calcular o comprimento físico dos cabos
usados nos BALUNs acima, para a freqüência de <B>146 MHz</B> e cabo <B>RG58, com
fator de velocidade de 67%</B>:</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial><B>Cabo de 1/4 de onda</B>: 0,67 x 75 /
146 = 0.344 m ou 34,4 cm</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial><B>Cabo de 1/2 onda</B>: 0,67 x 150 / 146
= 0,688 m ou 68,8 cm</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial><B>Cabo de 3/4 de onda</B>: 0,67 x 225 /
146 = 1,03 m ou 103 cm</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>A titulo de comparação: o <B>comprimento da
onda</B> de <B>146 MHz</B> é de 300/146=<B>2,05 metros no ar</B>.</FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT face=Arial size=4><B>BALUN tipo bazooka ou
sleeve.</B></FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Este BALUN é mais pratico de ser construído
para VHF e UHF, Consiste em colocar o cabo coaxial, do lado do dipolo, dentro de
um tubo de metal, com 1/4 de comprimento de onda, cuja extremidade oposta ao
dipolo é ligada à blindagem do cabo coaxial, como mostra a figura
seguinte:</FONT></P>
<P align=center><IMG height=320
src="http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/balbazok.GIF" width=620 border=0></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Deve existir um espaço de ar entre o cabo e a
parede interna do tubo. O diâmetro interno do tubo deve ser pelo menos o dobro
do diâmetro externo do cabo coaxial. O tubo deverá ter 1/4 de comprimento
de onda no ar. O cabo deve ficar bem centrado dentro do tubo e sem nenhum
contato elétrico com o tubo, exceto do lado onde é ligado a blindagem do cabo.
Obviamente, esse BALUN também é de banda estreita e não causa transformação de
impedância. O tubo forma, junto com a blindagem do cabo coaxial, um cabo coaxial
de 1/4 de onda. Como um lado está em curto, o outro tem impedância infinita,
bloqueando assim a <A
href="http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/balun.htm#c">corrente de modo
comum.</A></FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=center> </P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT face=Arial size=4><B>Exemplos de BALUN banda larga feitos
com transformadores.</B></FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT face=Arial size=3>A figura seguinte é um exemplo de BALUN
1/1 , banda larga, com núcleo de ar, para ondas curtas. Os 3 enrolamentos devem
ter o mesmo numero de espiras, para que não haja transformação de
impedancia:</FONT></P>
<P align=center><IMG height=550
src="http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/balun7.gif" width=750 border=0></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Para as bandas de 20 até 10 metros, cada
enrolamento tem 10 espiras, como mostrado na figura acima, com três cores
diferentes, formando um enrolamento trifilar. A forma da bobina é um tubo de PVC
de 25 a 40 mm de diâmetro. Para operar a partir de 80 metros, cada enrolamento
terá 15 espiras. O diâmetro do fio isolado não é crítico, desde que suporte a
corrente proporcionada pela potencia do sinal TX.</FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT face=Arial>A figura seguinte é um exemplo de BALUN 4/1 ,
banda larga, para ondas curtas, com núcleo toroidal de ferrite:</FONT></P>
<P align=center><IMG height=350
src="http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/Balt41.gif" width=600 border=0></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Esse balun pode ser montado também na forma
trifilar para ser 1/1, usando o mesmo esquema do balun 1/1 anterior, mas com o
numero de espiras da tabela acima, para cada enrolamento, de acordo com a
potencia máxima suportada pelo núcleo.</FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=center> </P>
<P align=center><B><FONT face=Arial size=4>BALUN banda larga tipo
choque.</FONT></B></P>
<P align=center><FONT face=Arial>O BALUN seguinte é feito com o próprio cabo
coaxial que alimenta a antena, e deve estar situado próximo a antena. A
indutância criada pelo enrolamento feito com o cabo impede (ou reduz) a <A
href="http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/balun.htm#c">corrente de modo comum</A>
que circularia na blindagem do cabo na ausência do BALUN :</FONT></P>
<P align=center><IMG height=290
src="http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/bbbalun1.jpg" width=358 border=0></P>
<P align=center><FONT face=Arial>O BALUN é uma bobina feita com o próprio cabo,
com diâmetro da ordem de 10 cm para cabos finos com RG58 e da ordem de 15 cm
para cabos grossos com o RG213. Para operar de 3,5 a 30 MHz, bastam 10 espiras.
Acima de 14 MHz, bastam 8 espiras. Pode ser usado também em VHF, fazendo uma
bobina helicoidal de 5 espiras sobre um cilindro isolante com o menor diâmetro
possível para não forçar muito o cabo.</FONT></P>
<P align=center><A name=c></A></P>
<P align=center><FONT face=Arial><B>O que é corrente de modo comum
?</B></FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Vamos analisar o caso especifico de um dipolo
alimentado por um cabo coaxial. </FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Num cabo coaxial corretamente terminado por uma
carga desbalanceada, a corrente do condutor interno (ida) é <B>igual</B> a
corrente na blindagem (retorno) mas com <B>sentido </B>(ou <B>polaridade</B>)
<B>trocado</B>. A soma algébrica destas duas correntes é zero. A <B>média destas
duas correntes é chamada de corrente de modo comum, e num cabo coaxial
devidamente terminado, deve ser zero</B>. Como as duas correntes são iguais e
opostas e concêntricas, o cabo não gera nenhum campo magnético na parte externa
à blindagem, portanto não irradia.</FONT></P>
<P align=center><FONT face=Arial>Mas quando o cabo coaxial é ligado a um dipolo.
esta soma não é mais zero, devido a uma corrente extra na blindagem do cabo.
Como o dipolo é um circuito balanceado e simétrico, ele tende a desenvolver
tensões simétricas em relação a terra no seus dois terminais, devido as
capacitâncias dos dois lados do dipolo em relação à terra (entre outros fatores)
e que formam um divisor capacitivo. Como o cabo coaxial está aterrado no lado
inferior (lado do transmissor), a tensão existente em relação à terra, na metade
do dipolo ligada à blindagem, fará circular uma corrente extra nesta blindagem
(além da corrente já existente). Esta nova corrente será limitada pela
impedância apresentada pela blindagem do cabo todo. Agora a média entre a
corrente do condutor interno e a corrente na blindagem não é mais zero, portanto
temos uma corrente de modo comum. E portanto o cabo gera campo magnético na
parte externa a blindagem, ou seja, passa a irradiar, o que não é
desejável.</FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT face=Arial><B>Veja também os artigos
relacionados:</B></FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT face=Arial><A
href="http://www.geocities.com/ve2_azx/BALUNS2006-ang.pdf">Baluns and
ferrites. Por </A></FONT><A
href="http://www.geocities.com/ve2_azx/BALUNS2006-ang.pdf"><FONT face=Arial
size=3>Jacques Audet VE2AZX</FONT></A></P>
<P align=center><A href="http://www.qsl.net/py4zbz/antenas/comcabo.htm"><FONT
face=Arial,Helvetica size=3>O comprimento do cabo coaxial, Folclore versus
técnica. Por PY4ZBZ</FONT></A></P>
<P align=center><A
href="http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/linhas/refleto1.htm"><FONT
face=Arial,Helvetica size=3>Medições em cabos coaxiais. Refletometria,
ROE... por PY4ZBZ</FONT></A></P>
<BLOCKQUOTE>
<CENTER>
<P><A href="http://www.qsl.net/py4zbz/antenas/lecher.htm"><FONT face=Arial
size=3>A linha de LECHER, por PY4ZBZ</FONT></A></P>
<P><A href="http://www.qsl.net/py4zbz/antenas/magloop.htm"><FONT
face=Arial,Helvetica size=3>Artigo sobre a Magnetic Loop, por
PY4ZBZ</FONT></A></P></CENTER></BLOCKQUOTE>
<P align=center><A href="http://www.qsl.net/py4zbz/antenas/antenaeh.htm"><FONT
face=Arial,Helvetica size=3>A "antena EH" ??? ( EH antenna ),
por PY4ZBZ</FONT></A> </P>
<P align=left><FONT face=Verdana>Fonte: Site de Roland, PY4ZBZ / F5NCB.( <A
href="http://www.qsl.net/p/py4zbz/">http://www.qsl.net/p/py4zbz/</A> )</FONT></P></BODY></HTML>