Mas afinal o que são BALUNs e UNUNs?

Pessoal, muito tem se discutido a respeito de colocar ou não baluns nas antena, me deparei com este artigo muito bem explanado pelo nosso colega Carlos, CT3FQ, e resolvi colocar aqui no blog pra que possamos estar melhorando nossas estações, pesquisando mais a respeito do assunto.

Edison PU2POW


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 toUNbalanced. 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 multipla 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 eletromagnética, 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 50ohms porquê é que usamos BALUNS?

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 circundate.
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.

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 instantanea - 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 multiplo impar de 1/4 onda(*) o nosso problema fica parcialmente resolvido pois essa corrente no shack deixa de existir.





Os UNUNs ou RF Chock são a solução ideal para este tipo de problema. Para fazer um UNUN basta colocarmos vários aneis 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 tecnica 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 dos conectores.

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.

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.




(1) O Balun de Tensão do W2AUmostrou-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 é0,66 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
Carlos Neves, Fevereiro de 2006

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Resumo para o "Solar-Terrestrial Data"

Variações no campo magnético da Terra são medidos por magnetômetros.
Dois índices são calculados:
Índice K - Faixa de 0 a 9, 0 é calma
Índice A - Usa a média das 8 leituras do índice K, Faixa de 0-400
Geralmente um Índice A igual ou inferior a 15 ou um índice K igual ou inferior a 3 é o melhor para a propagação HF.
Elevados índices A e K reduzem as MUFs, mas ocasionalmente MUFs em baixas latitudes podem aumentar quando os índices A e K são elevados.
Veja no quadro acima, tanto os dados relativos a data de hoje (UTC), quanto a faixa de variação dos índices K e A:

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