miércoles, 22 de febrero de 2012

TRANSFORMADORES DE IMPEDANCIA UN-UN (Primera parte)

En este estudio vamos a caracterizar dos transformadores de impedancia tipo Un-Un (no balanceado a no balanceado).

El primero de ellos está construido con el toroide T200-6, de polvo de hierro, con un devanado bifilar trenzado de 11 vueltas y relación de transformación 1:4.



El segundo está construido con el toroide FT-140-61, de ferrita, con un devanado quintufilar paralelo de 5 vueltas y relación de transformación 1:2.



¿Qué significa que vamos a caracterizar los Un-Un? Significa, por un lado, comprobar que la relación de transformación coincide con la del modelo o diseño teórico, y por otro medir en qué margen de frecuencias se respeta esa relación de transformación.

Esta caracterización es necesaria, pues debemos estar seguros de qué es lo que hace el Un-Un y en qué frecuencias, sobre todo cuando copiamos un determinado esquema o modelo y no lo reproducimos tal y como nos dice el autor, es decir, variamos la sección de cable del devanado, la separación entre espiras, usamos otro toroide distinto al indicado, etc. Hay que tener en cuenta que estos parámetros son críticos para el resultado final.

Lo ideal para realizar la adaptación de impedancias entre el cable coaxial y la antena utilizando un transformador tipo Un-Un es utilizar, para la banda de trabajo, una antena con impedancia resistiva pura, pues de esta manera se podrá realizar correctamente la adaptación, ya que el cable tiene una impedancia resistiva. En el caso de que nuestra antena tenga una impedancia compleja (R + jX), la adaptación con el coaxial no será posible, aunque si la reactancia es de una valor pequeño, la ROE con la que trabajaremos será admisible. En nuestro estudio utilizaremos una carga resistiva de 50 ohm para cargar los Un-Un (simulando la antena) y buscaremos el margen de frecuencias de funcionamiento para las que se realiza una transformación puramente resistiva. Fuera de este margen el comportamiento del Un-Un variará, e introducirá por sí mismo una determinada reactancia, de manera que no será posible una perfecta adaptación de impedancias.

El esquema de medida para ambos Un-Un es el siguiente:

La base de los dos Un-Un está extraída de sendos diseños de Jerry Sevick (W2FMI), contenidos en el “Transmission line transformers handbook”. Naturalmente indicaré las variantes introducidas.


PRIMER DISEÑO – UN-UN 1:4

Se trata de adaptar una impedancia resistiva en la antena de unos 12 ohm frente a los 50 ohm del coaxial. Jerry Sevick utiliza un devanado de 6 vueltas de cable coaxial de baja impedancia sobre un toroide FT-150-K. En mi caso, utilizo 11 vueltas de cable telefónico bifilar trenzado sobre el toroide T200-6.



En las siguientes gráficas se realiza una representación de los valores de resistencia (R2) y reactancia (X2) medidos a la entrada del Un-Un. También se representa la relación de transformación:







Como se puede observar, para las frecuencias más bajas (banda de 80m) se obtiene una resistencia en torno a los 150 ohm y la reactancia es nula, con lo cual la relación de transformación que obtenemos es de 1:3. Esto nos permite adaptar antenas con impedancia de unos 16 ohm.

Para el caso de las bandas de 40m y 20m la resistencia medida se encuentra en torno a los 200 ohm, siendo nula la reactancia. Tenemos, por tanto, una relación de transformación de 1:4. Esto nos permite adaptar antenas con impedancia de unos 12 ohm.

Fuera del margen de frecuencias que acabo de indicar, el propio Un-Un introduce reactancia, por lo que no hay adaptación de impedancias entre la antena y el cable coaxial. No obstante, en las proximidades de las frecuencias de corte inferior y superior el Un-Un se podría utilizar, con una ROE aceptable.



SEGUNDO DISEÑO – UN-UN 1:2

Se trata de adaptar una impedancia resistiva en la antena de unos 32 ohm frente a los 50 ohm del coaxial. Jerry Sevick utiliza un devanado quintufilar de 4 vueltas de cable Formvar SF sobre un toroide FT-125-K. En mi caso, utilizo 5 vueltas de cable telefónico quintufilar sobre el toroide FT-140-61. La relación de transformación indicada por Jerry Sevick es de 1:1,5, pero ya veremos posteriomente en las medidas la diferente relación obtenida.



En las siguientes gráficas se realiza una representación de los valores de resistencia (R2) y reactancia (X2) medidos a la entrada del Un-Un. También se representa la relación de transformación:





Como se puede observar, para las frecuencias más bajas (bandas de 160m y 80m) se obtiene una resistencia en torno a los 80 ohm y la reactancia es nula o casi nula, con lo cual la relación de transformación que obtenemos es de 1:1,5. Esto nos permite adaptar antenas con impedancia de unos 33 ohm.

Para el caso de las bandas de 40m, 20m y 17m la resistencia medida se encuentra en torno a los 100 ohm, siendo nula la reactancia. Tenemos, por tanto, una relación de transformación de 1:2. Esto nos permite adaptar antenas con impedancia de unos 25 ohm.

Para el caso de las bandas de 15m y 12m la resistencia medida también se encuentra en torno a los 100 ohm, siendo baja la reactancia. Tenemos, por tanto, una relación de transformación de 1:2, pudiendo adaptar antenas con impedancia de unos 25 ohm con una ROE aceptable.

Fuera del margen de frecuencias que acabo de indicar, el propio Un-Un introduce reactancia, por lo que no hay adaptación de impedancias entre la antena y el cable coaxial.




En el siguiente vídeo se explica en detalle el funcionamiento de los Un-Un, así como las medidas realizadas:


http://www.youtube.com/watch?v=70kjH6J5HrM&list=UUbB8OUqr8hZijBHR1ExuHZA&index=4&feature=plcp



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Alberto - EB4HRA


15-02-2012