miércoles, 29 de febrero de 2012

TRANSFORMADORES DE IMPEDANCIA UN-UN (Segunda parte)

Vamos a seguir profundizando en el tema de la caracterización de transformadores de impedancias tipo Un-Un (no balanceado a no balanceado). En esta ocasión he elegido un diseño de Jerry Sevick (W2FMI) con relación de transformación 2,25:1, el cual nos permite adaptar antenas con impedancia resistiva en torno a los 112 ohm frente a una línea de transmisión de 50 ohm.

El esquema del Un-Un es el que se representa en la siguiente figura:



Para la construcción del transformador he utilizado cable telefónico, desarrollando un devanado trifilar paralelo de 10 vueltas sobre el toroide de ferrita FT-140-61, de Amidon. Este montaje nos sirve perfectamente para trabajar con niveles continuos de potencia de unos 100 w (máx. 200 w de pico).

Así ha quedado el Un-Un montado dentro de una cajita circular de plástico:




Las características del toroide, que se pueden consultar en la página web de Amidon (www.amidoncorp.com), se resumen a continuación:


Material: #61 - ferrita

Diámetro externo: 3,56 cm

Diámetro interno: 2,29 cm

Altura: 1,27 cm

Permeabilidad inicial: 125

Permeabilidad máxima: 450

AL = 140 mh/1000 vueltas

Color: Gris




Para realizar las medidas que nos van a caracterizar el transformador, he escogido una carga resistiva de 109,3 ohm. Esta carga nos simulará la antena a la salida del Un-Un y a la entrada conectaremos el analizador MFJ-259B.

Vamos a realizar la caracterización del Un-Un mediante un enfoque distinto al utilizado en el artículo anterior -TRANSFORMADORES DE IMPEDANCIA UN-UN (PRIMERA PARTE)-. Puesto que en medidas previas que he realizado con este Un-Un he comprobado que introduce por sí mismo una determinada reactancia en casi todo el segmento entre 1 y 40 MHz, vamos a buscar como objetivo el margen de frecuencias en el cual la ROE a la entrada del transformador se mantiene por debajo de un cierto límite de tolerancia. Podemos determinar aquellas frecuencias en las que la ROE se mantiene por debajo de 1,5 y aquellas otras en las que medimos entre 1,5 y 2. Por encima de 2 descartaremos el Un-Un.

Recordemos que el objetivo marcado en el otro artículo era determinar el margen de frecuencias dentro del cual el Un-Un no introducía reactancia por sí mismo y, por tanto, se podía obtener una adaptación de impedancias prácticamente perfecta. En el caso que nos ocupa la adaptación nunca será perfecta, pues una impedancia con parte real e imaginaria a la entrada del Un-Un (R + jX ohm) nunca podrá adaptarse a la impedancia de nuestro cable coaxial (50 + j0 ohm).


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 ROE:





Como puede observarse por los valores medidos de resistencia y reactancia, la relación de transformación no es uniforme en toda la banda de frecuencias de estudio. De hecho, una relación de transformación aproximada de 2,25:1 solamente se da para las bandas de 160m, 80m y 40m (para este cálculo la reactancia se puede despreciar, pues es baja). Cabe destacar el segmento entre 19,5 y 26,5 MHz, en el que la reactancia es nula, siendo la relación de transformación aproximada de 1,2:1. En el resto de frecuencias esta relación es muy dispar y también lo es la reactancia, que pasa de ser inductiva (pendientes positivas de la gráfica |X2|) a capacitiva (pendientes negativas de la gráfica |X2|) en distintas frecuencias del dibujo.

Respecto a la ROE, distinguimos tres tramos. Para frecuencias inferiores a 19,5 MHz tenemos un valor menor o igual a 1,5. Entre 19,5 y 31,5 MHz la ROE se encuentra entre 1,5 y 2,0. Finalmente, para frecuencias superiores a 31,5 MHz tenemos una ROE mayor que 2,0.

Como conclusión podemos decir que este Un-Un nos sirve para trabajar todas las bandas de radioaficionados en el segmento de HF, utilizando una antena con impedancia resistiva de unos 110 ohm, siempre teniendo en cuenta que la ROE va a ser inferior a 1,5 para las bandas de 160, 80, 40, 20 y 17m. Y para las bandas de 15, 12 y 10m tendríamos una ROE inferior a 2,0.



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

http://www.youtube.com/watch?v=meVrdmU3P5E&feature=plcp&context=C3e34cb1UDOEgsToPDskJ7bHxcFWOwypt0M5zcLFJb

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Alberto - EB4HRA

27-02-2012