BALUNES Y CHOQUES DE RF

Introducción:
El balun es uno de los dispositivos que suelen integrar nuestra antena. Su nombre proviene de la contracción de dos términos ingleses, balanced-unbalanced, es decir balanceado - no balanceado.
Son en general bobinados que anulan el desbalance que se produce al conectar una línea coaxial a las ramas de una antena dipolo.
Estos bobinados poseen distintas relaciones de transformación, en general son fijas, como de 1 a 1 - 1 a 4 - 1 a 9 - etc., pero también los hay con relación variable como los del tipo Alford que ya he descrito en un ejemplar de Radiofrecuencia. Pueden tener núcleo de ferrite o de aire, los hay construidos con alambre o cable coaxial.
Los balunes de banda ancha pueden dividirse en balunes de tensión y de corriente o choke. Los primeros producen tensiones iguales y opuestas a las que aparecen en cada extremos del cable coaxial, tomando como lado frío la malla del lado de la entrada al balun.
La antena puede estar balanceada con respecto al suelo eléctrico o no. Esto es, si las dos ramas del dipolo son eléctricamente simétricas, la antena estara balanceada y las corrientes que circulen desde el punto de alimentación central, serán iguales y opuestas y no habrá corrientes en la parte exterior de la malla del coaxial. En otro caso las habrá y una parte de ellas regresara al acoplador de antena o al transmisor. Habrá irradiación desde la línea y esto es desaconsejable según lo expuesto.
El dipolo puede desbalancearse con respecto al suelo eléctrico por diversas causas, como por ejemplo:

1 - Una rama es mas larga que la otra.

2 - El dipolo no esta horizontal y un extremo esta mas cerca del suelo que el otro.

3 - Una rama no esta recta o esta cerca de un tanque, del techo del vecino, de un edificio, de otra antena, un árbol, etc.

Acá pondré los esquemas de varios balunes, son muy fáciles de armar y han sido probados dando buenos resultados.

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Balun 1:1

Balun 2:1

Balun 2,25:1

Balun 4;1

Balun 6:1

Balun 9:1

Balun 16:1

Balun 64:1

Balun 81:1

Balun Banda Ancha

Choque RF (Balun de Corriente)

Sistema de Proteccion

Para evitar la corrocion climatica, conviene protegerlos con un tubo de PVC exterior en el caso de nucleos de aire, o con una caja estanco en el caso de toroides.
Nunca deje los balunes expuestos a la lluvia, sol,etc; tendra problemas a corto plazo.

Balún 1:1 ( Nucleo Ferrite )

Balún 1:1 (Nucleo Toroidal)

SPECIFICACIONES:
Frecuencia de trabajo... 3-30 MHz
Potencia Maxima de Entrada.. 1 KW
Impedancia ...... 50ohm
Desbalaceado a Balaceado- Relacion...... 1:1 (In/Out)

TOROIDE
Usaremos uno, segun la potencia de salida:

Base de datos de los nucleos troroidales, consulten aqui:
Amidon Corporation
Toroides.info

La bobina se realiza con alarmbre de cobre esmaltado.
El toroide es conveniente cubrirlo con una cinta plastica ( o cinta aislante ), para evitar que si el alambre se degrada no toque el nucleo.

Balún 1:1 (Nucleo Aire)

SPECIFICACIONES ============
Frecuencia de trabajo... 3-30 MHz
Potencia Maxima de Entrada.. Menos de 1 KW
Impedancia ...... 50ohm
Desbalaceado a Balaceado- Relacion...... 1:1 (In/Out)

La bobina se realiza sobre un tubo de PVC de 2.5mm ( 1 pulgada ), 9 espiras de alambre trifilar, bobinado con alambre de cobre de 1.5mm.
La longitud de la bobina es de 49 mm y el tubo es de 66 mm de largo.
Se deben hacer taladros de 2mm de diametro, en las esquinas.

Cubrir con un tubo de plastico de mayor diametro

Balún 1:1 ( VHF-UHF)

Balún 2:1 ( Nucleo Ferrite )

Con un toroide Amidon T130-2 para balun, serán 12 vueltas rojo + 6 vueltas negro.

Balún 2,25:1 2 KW PEP ( Nucleo Ferrite )
Sacado del Manual de Radio Handbook ( ARRL )

Se diseña, con alambre trifilar Nº14 (1,6277 mm o 2,0809 mm²) de diametro y 6 espiras. El alambre Thermaleze se enrolla en un nucleo toroidal Amidon FT150-K
Se puede usar de 1 a 40 Mhz con una potencia continua de 1 KW o 2 KW PEP.
No afecta la ROE, por que es un balun de muy baja ROE.
Datos del Toroide:

OD= Diametro externo (38 mm)
ID= Diametro Interno (19.05 mm )
HT= Altura (12.7 mm)

Balún 2,25:1 ( Nucleo Ferrite )

Uno de los raros casos en los que incluso un balun en vivo puede resultar útil para adaptar la impedancia de un bucle delta (o un bucle de onda completa) de 100/112 ohmios a 50 ohmios es bienvenido en las etapas finales. Para ser utilizado normalmente para la versión monobanda. Cable de al menos 1,5 mm aislado si es posible en teflón

Los problemas de cmc se reducen con un loop…. en caso de duda, el w2du habitual o un estrangulador en el toroide solucionan el problema. los dos núcleos (balun y choke) se pueden insertar en el mismo contenedor. Esta versión también aísla galvánicamente el primario y el secundario.

Para bandas bajas, reemplace mix 61 con mix 43

Primario 12 espiras, secundario 18 espiras.

Balún Toroidal 4:1

Los toroides son transformadores de banda ancha. Se deberían hacer sobre núcleos toroidales, pero en la practica con barras de ferrite, dan buen resultado, aunque no es lo adecuado.El problema subsiste en encontrar los núcleos toroidales, que son escasos en el mercado Uruguayo, pero se pueden encargar vía Internet a Estados Unidos.Este balún permitirá adaptar la línea de 50 ohms desbalanceados a 200 ohms balaceados (la antena es una línea balanceada y el cable coaxial es una línea desbalanceada), así como las líneas de 75 a 300 ohms. Estos balunes pueden soportar hasta 1 Kwatt de potencia a la salida.

Los componentes:

Alambre Nº 14 ( 2mm del tipo de bobinados)
Toroide 12,7 mm de espesor; diámetro interno: 35,3 mm; diámetro externo: 61 mm o
Dos ferritas unidas de 9 mm de diámetro cada una y aproximadamente 105 mm. de largo.
Régimen de permeabilidad del núcleo: 40; material tipo: Q2
Caja de aluminio, debe de sellarse para que no entre el agua.

Consta de 10 espiras de alambre bifilar, bobinar las dos espiras juntas, sobre el ferrite.Las uniones deben de ser soldadas, y la bobina aislada con mica o acrílico, de la caja.Este balún es apto para trabajar en frecuencias de 1.8 MHz a 60 MHz.

Aunque mucha gente no los utiliza, beberían de utilizarce para mejor rendimiento de las antenas de radio.

Balún Coaxial 4:1

También podremos hacer un balun de relación 4:1 con cable coaxial.

Balún 4:1 (Nucleo de aire)

La bobina consta de 13 vueltas de alambre de cobre bifilar de 3.3 mm² de seccion (12 AWG)
alambre de cobre aislado y espiras juntas, sobre un tubo de PVC de 32 mm de diametro.

Balún 4:1 (Cable Coaxil)

Se diceña sobre un tubo de PVC de 12,5 cms de diametro.
33 mH = 2 cables coaxiles y 7 vueltas alrededor de un tubo de Ø12,5 cm

Balún Ferrite 6:1

El material a emplear lo encontraréis en cualquier rincón de vuestro cuarto de radio y en el caso de tener que comprar alguno de los materiales, todos ellos son muy baratos, por lo que es asequible a cualquier bolsillo.

Bobinado doble, de 12 espiras de hilo de cobre esmaltado de 1,5 mm. de diámetro como mínimo, separando 3 mm. cada espira, sobre dos ferritas unidas de 9 mm de diámetro cada una y aproximadamente 105 mm. de largo.

Balún Ferrite 6:1

Si usamos otro tipo de toroide, deberemos cambiar la cantidad de espiras, por ejemplo para un toroide tipo T200-2, deberemos darle 15 espiras de alambre bifilar o para un FT240 deberemos darle 18 espiras, la derivación sera en todos los casos en la segunda espira del extremo del irradiante.

Balún Ferrite 6:1 (Nucleo de Aire)

Balún Toroidal 9:1

La bobina consta de tres alambres de cobre esmaltados, trenzados de 1,5 mm de diámetro cada uno. Para tenzar los tres alambres, se cortaron tres alambres de 1,2 Mts cada uno, se unieron las puntas y se presionaron en el banco de trabajo. Las otras tres puntas que me quedaron libres, se unieron y se pusieron en el taladro haciendo girar este despacio para poder trensar los tres alambres.
Antes de trensar los alambres, conviene marcar las puntas para saber despues de trensados cual corresponde a cual.
Envolver los alambres ya trensados en el toroide, debe tener un total de 16 espiras trifilar, las espiras son separadas.
Así quedaría el toroide terminado:

Este es el circuito eléctrico:

El balun se monto en una caja plástica para aislarla de la humedad.

Balún Toroidal 16:1

Balún Toroidal 64:1
(200 Watt PEP)

Balún Toroidal 81:1
(200 Watt PEP)

Balun de banda ancha
1:1, 2:1, 4:1, 6:1, 9:1, 12:1 y 16:1
De 3 a 30 MHz

Las bobinas de banda ancha, estan echas sobre dos tubos de ferrite de 19 mm exterior x 10,5 mm interior y 50 mm de largo.

Supongamos que queremos hacer primero un balun de 6:1 ( 300 a 50 Ω ), veamos el circuito:

La entrada Asimetrica, son los 50 Ω del cable coaxil y la salida Simetrica va a la antena de 300 Ω, en este ejemplo.
Se inicia el bobinado, con 2,5 vueltas (azul), a partir de los próximos 300 Ohms, en el otro extremo conectado a tierra, a la entrada.
Esta es también la masa común. A partir de la masa, rebobinar de nuevo 2,5 vueltas de alambre (verde), con 300 ohmios.
También desde el punto de masa, que rebobinar asia atrás 2 vueltas (rojo) que conducen a la captura (PL) de entrada.
El diámetro del alambre es elegido para ocupar todo el tubo.
Mantener el mismo principio, podremos calcularlo para otras relaciones de balun, haciendo varios ajustes sobre el número de vueltas, obtendremos la relacion deseada.
Vea la tabla siguiente:

El cable puede ser, dependiendo del tamaño del alambre o el esmaltado, alambre de cableado interno rígido, alambre de la industria del cableado flexible.

Balun de corriente o Choque de RF

Este cable es un RG-8, RG-58, RG213, RG214, etc; la bobina que vamos a diseñar es para evitar que el cable coaxial irradie RF por su malla.
Si alguna vez haz experimentado algún problema de interferencia a otros servicios de comunicación entre los más frecuentes son TVI (interferencia a las televisiones – del ingles televisión interference), teléfono, etc, esto tipo de balun te evitara muchos problemas.

Estas interferencias pueden eliminarse en gran medida si al instalar cualquier antena en nuestra estación construimos con el mismo cable coaxial de alimentación a nuestra antena, una bobina- preferentemente lo más cercano posible al punto de alimentación de  nuestra antena. Estas bobinas tienen como función adaptar mejor nuestras líneas de alimentación y eliminar en gran parte las espurias de radiofrecuencia (RF) que se generan con nuestras transmisiones. Estas bobinas se pueden construir para utilizarlas en configuración monobanda y también para uso multibanda.

CHOQUE MULTIBANDA ( Crushcraft A3S)
Este choque se a diseñado con el mismo cable coaxil de alimentación sin cortar.
El diseño de balun para la antena Crushcraft de 10, 15 y 20 Mts (antena yaggy multibanda), son 8 espiras sobre una forma de 15,2 cms de diámetro, se requieren unos 5 Mts de cable aprox..

CHOQUE MONOBANDA (HANDBOOK edición 1997)

CHOQUE MULTIBANDA (HANDBOOK edición 1997)

Balun de corriente o Choque RF de Banda Ancha
(3 a 30 MHz)

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