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dimanche 29 juin 2014

Balun Unun new look

Mes réalisations de Balun large bande de 160 à 6m


ou mes pérégrinations dans le monde des Balun's


Cette présentation ne décrit absolument pas d'improbables Balun/Unun miracles ou autres con... (euh non, disons âneries; c'est moins vulgaire, hein?..) que l'on trouve dans le commerce ou sur le Net.


Ce laïus décrit la réalisation de Balun's transfos vrais RF, large bande 2 à 50MHz qui fonctionnent (ben voyons...) simplement à l'aide de deux tubes de ferrite.

Parlons un peu de tores :

Je ne décrirai pas de symétriseur Balun de courant comme les "Ganella" qui sont des auto transfo.
Excellents par ailleurs, il ont toutefois une connexion électrique entre le TRX et la charge.

Un Balun de courant Ganella : un classique du genre

Pour mes applications, le transfert de courant RF ne tient pas compte du point zéro, de masse et autre terre de la charge (antenne ou autre charge symétrique).


Je ne décrirai pas non plus des systèmes Balun/Unun de tension à base de tore.
D'ailleurs, on trouve un tas d'applications à base de ces tores sur le Net.

Les exemples ne manquent pas...



Un Balun de tension : un autre classique du genre
Les tores de ferrite doivent avoir de fortes perméabilités (ui = 600 à 1500)
J'ai testé divers Balun/Unun dont:
FT 125-43 (ui=850) en Balun 1/1, Unun 4/1, Unun 9/1.
Je n'ai que rarement obtenu un ROS faible (<1,2/1) avec des Balun à tore. Et la bande passante ne s'étend que de 3,5MHz à 30MHz seulement.
Ceci s'explique par:
 -  La constitution physique du milieu magnétique : un anneau. Le champ magnétique véhiculé dans l'anneau présente des fuites vers l'extérieure.
 -  La composante inductive est importante (trop de selfs avec 4 à 5 enroulements (ou plus) de 3 fils de cuivre.
 -  La composante capacitive entre les enroulements limite la bande passante surtout si ces enroulements sont torsadés.

Les tores en poudre de fer (T200-2 ou 6).
Là c'est pire encore : ça ne fonctionne pas dans des applications Balun large bande parce que la perméabilité est franchement trop faible.
Pourtant, les tores T200-2 ou 6 sont excellents pour réaliser, entre autres, des selfs de coupleur (voir mon coupleur symétrique pour FT817 sur ce Blog) ou des circuits accordés pour antennes alimentées à l'extrémité (End Feed Antenna, Fuchs...)


J'ai trouvé aussi des trucs comme ça sur le Net :


A ne pas commettre, mais c'est vous qui voyez...


Balun transfo  1/1 !!!!




Balun transfo ! de coupleur réalisé aves des tores T200-2 rouge (ui=10) ou 4C65 violet (ui=125).
Ici, on suggère un tore 4C65 pour remplacer un T200-2;  c'est guère mieux...

Balun transfo  1/1 !!!!



Un Balun 1/9 réalisé à l'aide d'un T200-2 ou 6 ...





J'suis pas seul à dire ça !

Et j'en passe...

Pour faire simple, je ne réalise pas de Balun large bande avec des tores (pfuii...).


Il y a plus de 20ans, j'ai trouvé un principe simple de Balun réalisé à l'aide de tubes de ferrite.

Caractéristiques générales de mes applications : 


 -  Les transfo d'impédance de PA déca à transistors sont basés sur le même principe.
 -  Les tubes utilisés ici ont une perméabilité ui=850 (type 43). Des perméabilités de 400 à 1500 fonctionnent aussi.
 -  Dimensions de chaque tube pour 100W HF :  diam int.      9 à 10mm
                                                                              diam ext.   17 à 18mm
                                                                              longueur    28 à 30mm
 -  Les prototypes décrits ci-dessous sont réalisés à l'aide de tubes récupérés essentiellement sur des câbles informatiques (si, si).
 -  Il y a aussi les tubes ZFK xx de Amidon, 3W800 (réf 7427009) de Würth Elektronik qui vont bien.
 -  Sinon, deux empilements de 5 tores FT82-43 font l'affaire.
 -  Pour des puissances de l'ordre du KW, utiliser des tubes de dimensions trois fois plus importantes.
 -  Les courbes de ROS sont relevées à l'aide d'un mini VNA.
 -  Les courbes de ROS relevées correspondent au secondaire relié à une charge (résistance) adaptée :
           ex:   50ohm   =   2 résistances de 100ohm en parallèle
                 450ohm   =   1 résistance de 470ohm (ça va aussi)
 -  L'estimation de la perméabilité (ui) s'effectue par calcul de la self (10 spires ou passage dans le trou d'un tube) à l'aide d'un inductancemètre & le soft de DL5SWB "Mini tore calculateur".
 -  Le couplage est serré entre l'enroulement primaire & secondaire parce que le milieu magnétique est bien refermé & contenu dans les trous des tubes (pas avec des tores).
 -  Peu de perte parce que les enroulements sont constitués de peu de cuivre (ex: 2 spires au primaire soit 20cm de fil env.).
 -  Le secondaire est libre de potentiel (pas de masse ou terre à relier au coax, au boom, extra pour FD4, ...).
 -  Pas de connexion électrique entre le primaire & secondaire. Donc, le secondaire est libre
de potentiel.
 -  On peut même utiliser ces transfo en Unun (1 pôle de sortie connecté à la masse, l'autre à l'antenne).     
 -  En adaptant le nombre de tours du secondaire (2 tours ou plus),
    on crée le rapport d'impédance Zout :

                        Zout=(n sec/2)².50                   

Avec:   n sec = nombre de passage du fil secondaire dans les 2 trous des tubes.
Toutefois, évitez les rapports >1/9 (trop de self & capa parasite inter enroulement).
 -  C'est simple à réaliser.
 -  Large bande 2 à 50MHz !
 -  Faible perte (-1dB max).
 -  C'est petit.
 -  C'est pas cher.

   

Avec ce principe, on réalise diverses applications...


 1ère application:


Balun/Unun transfo 1/1   100W HF

 
Un Balun/Unun 1/1
Détail de fabrication
   -  Les primaire & secondaire sont constitués de 2 fils de 2,5mm² souples isolés PVC de 20cm de long chacun.
   -  Enrouler 2 spires (2 passages dans chaque trous) au primaire, idem au secondaire.

Courbe du ROS

 -  Les capa entrée & sortie (30 & 20pF) permettent d'affiner l'adaptation vers 50MHz.
 -  Un cas d'école:  On constate sur le schéma ci-dessus un ROS 1,4/1 sur 160m.
Ceci est dû à la perméabilité un peu faible des tubes (ui env. 400).  Néanmoins, ceci n'empêche pas son bon fonctionnement de 80 à 6m.
Alors imaginez les adaptations (ROS) obtenues avec des perméabilités de l'ordre de ui=10 de T200-2 ou ui=125 de 4C6, et autre qualité 61...

  


2ème application:


Balun/Unun transfo à rapport multiple de 1/1 à 1/9   100W HF


 
Balun symétrique à rapport variable:
   Position  1/1     sortie symétrique   50ohm
                   1/2                                    100ohm
                   1/4                                    200ohm
                   1/6                                    300ohm
                   1/9                                    450ohm




En haut: sortie antenne
Bouton noir: commutation d'impédance
En bas: entrée 50ohm TRX





Intérieur du Balun transfo

 



Balun/unun transfo à rapport multiple

Pour driver un dipôle, beam...
Balun 1/1
ROS <1,2/1 sur charge 50ohm en sortie de 1,8 à 52MHz !!!

Pour driver un trombone
Balun 1/4
ROS <1,2/1 sur charge 200ohm en sortie de 1,8 à 52MHz !!!

Pour driver une FD4
Balun 1/6
ROS <1,2/1 sur charge 300ohm en sortie de 1,8 à 52MHz !!!


Pour driver une lévy, grande Loop...
Balun 1/9
ROS <1,2/1 sur charge 450ohm en sortie de 1,8 à 52MHz !!!

 

3ème application:

Coupleur d'antenne symétrique/asymétrique    100W HF


Schéma de principe de mon coupleur




Détail du Balun



Cheminement d'un système en L asymétrique vers symétrique

Processus de fabrication du Balun transfo 1/1 pour mon coupleur symétrique

 

2 tubes de ferrite
3 bouts de fil 2,5mm²

 

Primaire:         2 tours 2,5mm² fil souple PVC longueur 20cm
Secondaire: 2x1 tour fil idem longueur 15cm





On soude un bout de coax 50ohm au bornes du primaire
On branche une capa variable C & une self variable L (ex : Tore T400-2) aux 2 demi secondaires du transfo
On branche l'antenne aux bornes de la self variable L

Je présente sur ce Blog  deux coupleurs basés sur le même principe décrit ici :

 -  Un coupleur symétrique/asymétrique pour FT817 ou QRP
 -  Un coupleur symétrique/asymétrique automatique

Allez visiter le site de F1FRV.
Dominique y décrit des transfo à base de tubes de ferrite.

  

 

à suivre ...


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Jacky

f6hky@sfr.fr







3 commentaires:

  1. f6dsd: merci pour votre dévouement et votre esprit gracieux afin que nous puissions profiter de vos applications merci encore

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  2. tres bien....
    Pour info le soft MINIRK12 a une nouvelle revision 13.1
    http://www.dl0hst.de/mini-ringkern-rechner.htm#en
    73s
    Dom

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