viernes, 29 de marzo de 2013

EJEMPLO DE MONTAJE DE UN BALUN

Como decíamos en el artículo anterior, una de las partes importantes a la hora de construir un balun es el montaje mecánico. Lógicamente, los requisitos del montaje también van a depender del uso que se pretenda dar al balun, no es lo mismo querer algo ligero para activaciones portables que querer un balun para instalarlo en una torre de antenas y no tener que tocarlo en muchos años. Vamos a centrarnos en los requisitos para un balun "permanente" ya que serán los más restrictivos, estos son:

  1. Resistencia a la humedad
  2. Resistencia a la corrosión
  3. Resistencia a la radiación solar (rayos UV)
  4. Dureza mecánica = resistencia a la tracción de los hilos y a la torsión del anclaje al mástil
Para cumplir con estos requisitos, tenemos a nuestro alcance los siguientes materiales:
  • Piezas de PVC de presión, esto último es importante puesto que el PVC de presión es mucho más grueso (resistencia mecánica) y resiste mejor a los rayos UV.
  • Cajas para conexiones eléctricas de intemperie, existe una gran variedad en el mercado, conviene buscar las que tengan un buen grosor en las paredes y un tamaño acorde a nuestros torides.
  • Tornillería de acero inoxidable, esto es fundamental sobre todo para los terminales de conexión a los hilos radiantes. Hay que evitar a toda costa la corrosión en estos puntos para evitar futuros problemas de continuidad e intermodulación pasiva.
  • Materiales de sellado: pegamentos, lacas, barnices, etc. para dar consistencia mecánica a las piezas y proteger las piezas metálicas que no sean inoxidables (cáncamos, tornillería auxiliar, etc.).
Con estos ingredientes podemos elaborar un gran número de "recetas" distintas, según el gusto del cocinero.

A continuación os presento un ejemplo de montaje de un balun 4a1 que pretende ser válido para instalación permanente en mástil. Insisto en que es un ejemplo, elaborado aprovechando los materiales que tenía por casa y de acuerdo al uso que quiero darle, estoy seguro de que existen otros ejemplos de montaje mejores o más adecuados para otras aplicaciones.

Es un montaje de tipo "cilíndrico" combinando un tapón de PVC de diámetro 50 mm con otro de diámetro 40 mm. Incluye dos cáncamos laterales para sujetar los hilos radiantes (hay que evitar que los hilos ejerzan tracción sobre las conexiones pues de lo contrario acabarían partiendo con el tiempo). También lleva un cáncamo superior para colgarlo eventualmente de una polea, si bien en mi caso planeo sujetarlo directamente a un mástil con una abrazadera metálica. Toda la tornillería, soldaduras, etc se ha sellado con "pegamento de pistola caliente", me gusta porque es cómodo de aplicar y endurece rápidamente.

Tapón superior con cáncamos

Tapón superior (interior)

Balun con soldaduras selladas

Balun en el interior del tapón
(se ha sellado toda la tornillería interior y se ha pegado el toroide al tapón para evitar vibraciones)

Conexión del puerto de entrada
(se ha utilizado un trozo de coaxial RG-174 -leer más abajo advertencias al respecto)

Sellado final
(fundamental para proteger soldaduras y evitar que los hilos del coaxial se partan con las vibraciones)

Montaje completo

En la vista inferior nos falta un detalle, que es proteger la tornillería del conector con algún barniz o laca.
OJO al detalle del agujero lateral, es para dar una vía de escape a la condensación que inevitablemente se va a producir en el interior.


ADVERTENCIA IMPORTANTE SOBRE EL USO DE COAXIALES

Este tipo de montaje resulta muy compacto, pero obliga a utilizar un trozo de cable coaxial para unir el conector con el balun, esto es así porque durante el montaje necesitamos un espacio abierto para poder meter el soldador. Como la tapa inferior es pequeña y queda muy poco espacio libre, no queda más remedio que utilizar un trozo de RG-174 que tiene un buen radio de curvatura máximo.

Ahora bien, el uso de este trozo de coaxial nos impone una limitación en cuanto a la potencia máxima del balun. Cualquier línea de transmisión tiene una tensión máxima definida fundamentalmente por el dieléctrico y una corriente máxima definida fundamentalmente por los conductores empleados. Además la potencia máxima también será función de la frecuencia. A mayor frecuencia menor potencia resistirá, debido al aumento de las pérdidas en la línea de transmisión (la potencia que se pierde se disipa en forma de calor en los materiales de la línea).

Supongamos que estamos transmitiendo una potencia máxima de 100W, entonces tendremos una tensión máxima en la línea de:
  • O sea tendremos 70,71 V para un coaxial de impedancia característica 50 ohm y con SWR 1.0
  • ¡OJO! porque al subir la SWR sube la tensión, para SWR=10 la tensión será 223,6 V !!

Según una tabla de referencia en el ARRL Antenna Handbook, el RG-174 tiene una tensión de ruptura de 1100 Vrms, así que por ese lado podemos estar tranquilos. En cuanto a la corriente máxima que soporta, eso es algo bastante complejo de calcular y no es un dato que proporcionen los fabricantes. Lo que sí nos dicen es la potencia máxima que aguanta el cable con cargas adaptadas, que para este tipo de cable es de 350W @10Mhz y de 200W @50MHz. Con estos datos y teniendo en cuenta que estamos utilizando un trocillo de 5 cm de cable (atenuación de 0,0029 dB) la cantidad de energía que tendría que disipar por desaptación sería muy pequeña.

Conclusión: podemos utilizar nuestro balun con RG-174 con seguridad total hasta 100 W y con valores de SWR moderados.

Esto es perfectamente admisible para el tipo de aplicación que yo le quiero dar, pero puede no ser válido para alguien que pretenda utilizar alta potencia sobre sistemas fuertemente desadaptados. En ese caso habría que utilizar otro cable coaxial o recurrir a otro tipo de montaje. Claro que otra cosa es si esas condiciones de trabajo tienen alguna lógica en sistemas de transmisión que pretendan ser efectivos y tener un buen rendimiento, pero eso ya lo dejamos para otro artículo...

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