BALUN COAXIAL ASSEMBLAGE ET UTILISATION

par **Mhz** Sam 10 Aoû - 11:42

Balun intérieur 1 : 4 (33 µH)

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balun - BALUN COAXIAL ASSEMBLAGE ET UTILISATION Balun16s

Rapport de tours.

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balun - BALUN COAXIAL ASSEMBLAGE ET UTILISATION Montf1

[size=24]BALUN 1 ÷ 4[/size]
[size=24][/size]
Un balun à enroulement d'air fabriqué avec un câble coaxial ne peut pas devenir saturé car il ne contient pas de poudre de fer ou de noyau de ferrite.
Le système est constitué de deux câbles coaxiaux de longueur égale (fig. 1) qui sont connectés en parallèle d'un côté et en série de l'autre. Si l'on utilise des câbles coaxiaux de 50 Ω ou 75 Ω, la transformation s'effectue respectivement de 25 Ω : 100 Ω et 37,5 Ω : 150 Ω.

balun - BALUN COAXIAL ASSEMBLAGE ET UTILISATION Coax14s2

Si vous souhaitez un rapport exact de 50 Ω : 100 Ω, un câble coaxial de 100 Ω est nécessaire. Vous pouvez utiliser quatre longueurs égales de 50 Ω puis les connecter deux par deux en parallèle de manière à créer deux paires de 100 Ω (fig»). Connectez ensuite l'entrée des paires en parallèle et la sortie en série.

Par ailleurs, un rapport de transfert de 1 ÷ 4 ne s'applique que si une impédance ohmique réelle (pas + j ou -j) de la valeur correcte est proposée. L'équilibrage pour une impédance complexe déviante reste bon, mais il est même possible que la transformation ne soit pas vers le haut mais vers le bas ! C'est pourquoi ce « balun » est considéré comme une très bonne méthode pour passer d'une impédance a-symétrique à une impédance symétrique. Cela fonctionne de manière optimale car le blindage est mis à la terre à la sortie, au centre de la charge.
Comme aucun noyau n'est utilisé, on n'a pas à se soucier de savoir si le matériau du noyau est adapté à la puissance d'émission sur la bande amateur concernée.

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De cette manière, on obtient un transformateur d'équilibrage ou balun avec une sortie presque parfaitement équilibrée selon mon expérience. Le principe est dessiné (figure b) avec deux bobines couplées constituées de 1 × A et 2 × B. La deuxième bobine A (tresse) ne contribue pas car elle est en court-circuit .

Dans le premier dessin, vous voyez que le câble A n'a pas de phase et que le câble B en a une. Pour séparer suffisamment l'entrée et la sortie de B, un câble d'une longueur d'onde de ¼ serait nécessaire. En enroulant une longueur de câble plus courte, on crée un isolateur de ligne ou un balun de self pour le blindage du câble coaxial. Comme l'entrée et la sortie de la bobine A court-circuitée sont en phase, on n'a pas besoin de bobine, elle peut éventuellement être montée séparément. Afin de garder l'ensemble compact, le câble A est également enroulé sur la même forme de bobine. Dans ELECTRON, le magazine de VERON, PAØSE (SK) a publié divers articles pour expliquer la théorie de ce balun. Par conséquent, la mise en œuvre et l'application pratiques seront mises en évidence ici.

COMPARAISON DES BALUNS

L'équilibrage des deux baluns ne diffère pas beaucoup l'un de l'autre.

balun - BALUN COAXIAL ASSEMBLAGE ET UTILISATION Inverterted%20v%20s

Un balun coaxial et un balun ON7FU sont comparés à mon antenne actuelle (fig.). Le test a été effectué avec 100 watts et le balun entre JC-4 et le système de courant RF avec deux compteurs. En ce qui concerne le transfert d'un système asymétrique vers un bon système symétrique, on peut voir qu'il existe une légère différence entre les deux baluns.
Le courant dans les deux conducteurs de la ligne ouverte n'est pas toujours le même car, bien que mon dipôle soit symétrique en longueur, électriquement il n'a pas deux moitiés égales sur toutes les bandes.
Vous pouvez considérer ce balun aérien comme une très bonne transition de l'asymétrique au symétrique et la différence avec le balun 1 ÷ 1 de ON7FU est faible.
Ce balun fourni par Stockcorner est fabriqué à partir de ferrite mix 31 et est, selon l'autocollant apposé, adapté à une puissance de sortie PEP de 1200 watts.
Pendant environ une heure, j'ai testé ce balun ON7FU avec 500 à 600 watts de la manière suivante :
Changez toujours de bande et faites régler le JC-4. Cela fonctionne rapidement avec des interruptions pour changer de bande sur le poste et activer le tuner. À mon avis, cette méthode peut être comparée à une transmission intermittente comme celle d'un opérateur qui effectue un QSO SSB pendant environ une heure.
Le boîtier en plastique du balun est devenu chaud et cela est probablement dû à l'échauffement du noyau (de l'anneau ?).
BALUN 1 ÷ 1

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Il est également possible d'assembler 1 ÷ 1 balun, voir les images ci-dessus.

CHOISIR 1 ÷ 4 OU 1 ÷ 1

A cette époque je n'ai trouvé dans aucune publication la deuxième possibilité : avec un commutateur (fig») on peut choisir le rapport 1 ÷ 4 ou 1 ÷ 1. Si l'entrée d'une ligne ouverte a une faible impédance, un balun 1 ÷ 1 est plus adapté comme meilleure correspondance pour un tuner d'antenne.

ASSEMBLAGE

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RG213 : ≈ 60 μH = 2 × 8 tours, tube 16 cm Ø et ≈ 33 μH = 2 × 7 tours, tube 12,5 cm Ø.

Mon DIY (pour l'intérieur voir ci-dessus) diffère du modèle publié par PAØSE. C'est le résultat d'une expérimentation après lecture d'un article dans les Technical Topics de RadCom (RSGB). Les câbles (RG-213/U) sont enroulés en sens inverse sur un tube PVC de 12,5 cm de diamètre et assemblés de manière à ce que toutes les extrémités soient aussi proches que possible à l'intérieur.

Cette dernière améliore grandement la symétrie et réduit les auto-inductances ajoutées des interconnexions. Les points de faible impédance sont rapprochés et les fils de haute impédance sont suffisamment séparés. Avec l'inconvénient de connexions plus longues, les bobines peuvent également être montées sur deux tubes séparés.

Pour une portée de 10 à 20 m et de 10 à 80 m, 2 × 1,5 m et 2 × 3 m suffisent. Si vous utilisez un câble de 75 Ω, les pertes sont inférieures à celles d'un câble coaxial de 50 Ω.

Le modèle plus grand avec un tube en PVC de 16 cm de diamètre a été fabriqué ultérieurement pour un ami. Son auto-inductance est de 60 µH. A la sortie du petit modèle, l'auto-inductance est de 33 µH.

ROS

Le ROS à l'entrée d'un tel balun aura généralement une valeur faible si la sortie est terminée par une impédance sans inductance de 200 Ω. Le balun a, malgré la meilleure construction possible, un ROS relativement élevé lorsqu'une résistance de 200 Ω avec des fils de connexion de 2,5 cm de long était fixée à la sortie. Le ROS le plus bas était de 1 à 2,5 MHz et le plus élevé de 5,6 à 15,08 MHz.

RG213
Groupe	160	80	40	30	20	17	15	12	10
ROS	1.4	1.4	3	4.3	5	5.1	3.8	2.2	1.1

Les valeurs notables sont le résultat d'un balun qui n'a pas de transformation d'impédance de 50 Ω ÷ 200 Ω mais de 25 Ω ÷ 100 Ω car à la place de 100 Ω on a utilisé un câble coaxial de 50 Ω (RG213) ! Il est clair que ce n'est pas un balun idéal pour un réglage à large bande d'une charge réelle de 50 Ω à 200 Ω.
En tant que modem entre l'ATU et le feeder, cela n'est-il pas un obstacle car une caractéristique importante est utilisée : un transfert symétrique presque parfait d'un signal asymétrique vers une charge symétrique.
Certains "experts" ont testé ce type de balun avec un analyseur et ont conclu que le système n'est pas bon. Ce test a-t-il été effectué avec une antenne pratique à l'extérieur du bâtiment ?

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Exemples de quelques baluns faits maison. Le droit peut être commuté pour 1 ÷ 4 ou 1 ÷ 1.

ASSEMBLAGE AVEC DES TOROÏDES

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La taille du balun peut être considérablement réduite avec des tores ou des noyaux annulaires appropriés, par exemple de type 4C6, 4C65 et FT240-43. Essayez d'enrouler autant d'enroulements (PTFE) de câble coaxial RG58 sur les noyaux et connectez les extrémités selon les images. La puissance maximale que cette combinaison peut gérer dépend de la taille des tores et du mélange de noyaux.
Si un seul noyau est utilisé, le deuxième câble coaxial doit être enroulé conformément aux images illustrées.

Je ne suis pas en faveur d'un noyau unique car la magnétisation des deux moitiés n'est jamais égale, ce qui entraîne des conflits internes et des déséquilibres.

BALUN COMBINÉ ET BALUN À STARTER

Balun combiné choke et balun 1 ÷ 4.

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Un effet isolant encore meilleur est obtenu en ajoutant un balun à self. Utilisez à cet effet environ 3 mètres de câble coaxial supplémentaire en l'enroulant sous le balun. En fait, c'est la dernière partie du câble coaxial entre l'ATU et le balun. PE1FGG a suivi ce conseil et a également monté un relais (« fig) sous forme de bobine pour pouvoir choisir un rapport 1 ÷ 4 ou 1 ÷ 1.
Ses conclusions sont les suivantes :

YAESU FT-897.
Puissance de sortie 30-60 W PSK.

Tuner interne FC-30 ( 16,5 - 150 Ω, SWR max 1 : 3 )
Antenne G5RV JUNIOR.
Avec la commutation 1 ÷ 4, le tuner interne peut être réglé sur 40/30/20/17/12/10 m. Un ATU externe n'est nécessaire que pour la bande des 15 m.
UTILISER

Le professeur Mike Underhill, de G3LHZ, a conçu un système permettant d'adapter un dipôle à large bande via un câble coaxial et un balun 1 ÷ 4 au point d'alimentation. Pour ce système, un simple syntoniseur d'antenne adapté aux bandes HF est constitué d'une bobine et d'un condensateur. Le ROS dans le câble coaxial est inférieur à celui d'un syntoniseur connecté via un câble coaxial au point d'alimentation. G3LHZ appelle le balun pour diminuer le ROS dans unepremière étape, une unité de pré-adaptation (PMU) et l'ATU une unité d'adaptation finale (FMU).

balun - BALUN COAXIAL ASSEMBLAGE ET UTILISATION C-dipoles3

Mon idée était que les pertes sont encore moindres lorsque le balun n'est pas au point d'alimentation mais au début d'une ligne d'alimentation ouverte (fig. 1). Le câble coaxial doit être aussi court que possible. Des tests approfondis ont montré que la plus grande perte se produit dans la connexion entre le tuner et le balun. Si le balun est installé avec un câble coaxial de courte longueur vers l'ATU asymétrique, le courant d'antenne est alors égal à celui d'une correspondance avec un tuner symétrique.

BALUN D'IMPÉDANCE

L'auto-inductance des bobines est un aspect important qui est souvent sous-exposé. Pour un bon transfert d'énergie HF, l'inductance du secondaire (en Ω ) doit être quatre à cinq fois plus grande que l'impédance réglable. Mon balun a une auto-inductance de 32 μH du côté de la ligne ouverte. C'est à dire à 3,5 MHz, Z = 2ΠfL = 2 × Π × 3,5 × 32 = 704 Ω (Π = pi).

Comme l'antenne n'est pas en résonance, une ligne ouverte agit comme un transformateur. Supposons une impédance de 600 Ω au début de la ligne d'alimentation à 80 m. Alors (« fig) 700 Ω du balun sont en parallèle avec l'impédance de l'entrée de la ligne d'alimentation. Il est clair qu'environ la moitié de la puissance d'émission est dissipée sous forme de chaleur dans le balun. À 40 m, le balun est de 1400 Ω , à 20 m de 2800 Ω , etc. Plus la fréquence est élevée, mieux c'est. Dans cet exemple où l'impédance au début de la ligne ouverte a été fixée à 600 Ω , un transfert effectif à 80 m n'a lieu que si la « résistance » de la bobine du balun parallèle à la ligne ouverte est de 600 × 5 = 3000 Ω .

Heureusement, dans la pratique, ce n'est pas si grave, car le balun fait partie d'un circuit résonant, de sorte que l'impédance effective est augmentée.

LONGUEUR DIPÔLE

Mon expérience avec ce balun est que la longueur d'un demi-dipôle plus la longueur de la ligne d'alimentation devrait être d'environ 27 m (26,5 -27,5 m) pour 10 à 80 m. Avec ces longueurs, l'impédance du balun n'est ni trop faible ni trop élevée pour ce système d'antenne. Avec le G5RV connu, la ligne d'échelle devrait être d'environ 11,5 m.
À 160 m, la longueur devrait être augmentée à [size=18]54 m (= L1 + L2).
Les pertes sont faibles car un tuner ne peine pas. Un tuner interne d'un ensemble moderne peut correspondre à un SWR = 1.

BALUN 1 ÷ 6, 1 ÷ 9[/size]

Rapport de tours.

On m'a demandé s'il était possible de réaliser un rapport de transfert de 1 ÷ 6 ou 1 ÷ 9 par exemple. C'est tout à fait possible, même si je n'ai pas encore testé. Il faut déterminer la prise correcte au niveau du blindage. Seules les prises du câble de gauche sur l'image sont prises en compte dans le calcul.

DE 3 BANDES À 5 BANDES

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Balun 1 : 4 pour utiliser un piège Yagi 10/15/20 m (FB13 + directeur FB23) pour les bandes WARC.

balun - BALUN COAXIAL ASSEMBLAGE ET UTILISATION Fb23mods

Pour tester la longueur minimale d'une antenne avec le système Underhill, des expériences ont été réalisées avec une Yagi 2el pour 10, 15 et 20 m. L'antenne est une FB13 avec un directeur de FB33. J'ai donc fabriqué un balun 4 ÷ 1 de 2 × 1,5 m de câble coaxial PTFE RG-58 de 50 Ω , le tout enroulé autour d'un tuyau en PVC gris de 32 mm de diamètre et stocké dans un tuyau d'égout standard avec des couvercles. Ce balun a toléré une porteuse de 1 kW pendant 15 minutes sans problème.

Comme référence fixe pour comparer les configurations des images, nous avons utilisé une station radioamateur/MM dans la région méditerranéenne. Pendant quelques années, nous avions un QSO presque quotidien pendant des mois. Mon signal de 100 W était généralement le signal le plus fort aux Pays-Bas.

Sur l'image de droite, seuls les radiateurs du yagi sont représentés. Si le trapdipôle était remplacé par un dipôle (fig. b) de la même longueur et alimenté par un balun 1 ÷ 4, alors j'étais plus faible qu'avec (fig. a) le yagi d'origine. Ensuite, une demi-onde (fig. c) sur 20 m avec un balun 1 ÷ 4 a été montée et elle était aussi forte que d'habitude. Finalement, le trapdipôle d'origine a été remplacé et alimenté par un balun 1 ÷ 4. Aucune différence n'a été constatée avec le Yagi d'origine, seulement il était maintenant possible de transmettre à 10, 12, 15, 17 et 20 m à l'aide d'un tuner. Comme particularité, 15 m pouvaient être travaillés sans tuner et avec environ 20 m de câble coaxial, le ROS était <1,5 sur cette bande.

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A titre expérimental, le balun 1 : 1 a été remplacé par ce balun 4 : 1 sur mon Yagi piège 2el 3 bandes.

A titre expérimental, cette "antenne multibande" a été couplée à un tuner à 80, 40 et 30 m, et quelques QSO ont été réalisés. Cela se passe même étonnamment bien à 30 et 40 m. À 80 mètres, j'ai reçu une fois un rapport S7 d'une station d'Amsterdam à une distance d'environ 150 km.

CONCLUSION

Surtout pour les résidents d'appartements ou d'autres endroits avec des restrictions, il vaut la peine d'essayer le système Underhill. Rallongez la ligne d'échelle aussi longtemps que possible et le câble coaxial aussi court que possible. Même ceux qui sont en possession d'une antenne pour la période précédant la WARC peuvent utiliser leur antenne sur les bandes WARC à faible coût et avec un peu de travail supplémentaire.

Le balun coaxial de cet article est à mon avis l'un des transformateurs les plus connus en matière d'alimentation symétrique.

AUTRES ANTENNES

Le balun est utile avec G5RV et FD3 et FD4, surtout si l'ensemble dispose d'un tuner interne. Si cela ne fonctionne pas, rallongez ou raccourcissez le câble d'alimentation de 50 Ω entre le balun et le tuner.