Caro Nicola,
BALUN Come mi calcolo il BALUN

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IZ0INA Roma



Come mi calcolo il Balun
(MLB Magnetic Long Wire Balun - Trasformatore di Impedenza)

L'idea di questi appunti è nata da una e-mail inviatami da Nicola Rizzi di Trani




Nicola mi scrive:

----- Original Message -----
From: NicolaErre
To: mc4868@mclink.it
Sent: Saturday, July 14, 2007 6:47 PM
Subject: Programma Toroidi



    Ciao,
    mi chiamo Nicola Rizzi e pratico radioascolto da qualche anno. Ho sempre lavorato con antenne long wire, ultimamente cimentandomi nella realizzazione di mlb (un-un) per alimentarli correttamente. Purtroppo negli ultimi tempi stò combattendo contro il più grosso nemico del radioascolto, cioè il rumore provocato da dispositivi elettronici poco o niente filtrati e per questo vorrei cimentarmi nella realizzazione di una T2FD che da più parti dicono meno sensibile al rumore: sul web ho raccolto molto materiale, ma non riesco a trovare un diagramma, sicuramente funzionante, per realizzare il famigerato bal-un 9:1 o 10:1 che mi servirebbe.
    Mi sono imbattuto nelle tue pagine e ho scoperto quei programmi sul calcolo di vari parametri su molti toroidi e vorrei sapere se è possibile con un determinato toroide e sapendo le impedenze di entrata e uscita del trasformatore, calcolare le spire degli avvolgimenti primario e secondario.
    Aspetto tue info e scrivimi per avere maggiori informazioni se non sono stato chiaro.
Nicola Rizzi
Trani BA


Risposta:

    Caro Nicola,
    Rispondo alla tua domanda con un esempio con il quale cambiando i valori potrai costruirti i vari balun adattandoli di volta in volta alle varie esigenze che si presenteranno utilizzando i diversi tipi di cavi e di altre tipologie di antenne.
   Mi chiedi di calcolare per la tua antenna T2FD, un balun da 9:1 o 10:1, prendiamo come esempio il rapporto 9:1, con questo rapporto di trasformazione ipotizzando che il cavo di discesa sia da 50 Ω, di conseguenza l'impedenza caratteristica della T2FD risulterà di 450 Ω, poiché 50 Ω x 9 = 450 Ω.

Collegamenti:
    Ricapitolando: ora sappiamo che il primario L1, quello con 450 Ω (vedi Fig. 1) andrà collegato ai capi dell'antenna e, il secondario L2 con 50 Ω, andrà collegato, tramite un cavo coassiale, all'ingresso antenna della radio, avente entrambi la stessa impedenza.

Esempio di come collegare i trasformatori di impedenza.

                   

Fig.1
Collegamenti per l'antenna T2FD
L1 Primario (450 Ω)
- Da collegare ai terminali dell'antenna
L2 Secondario (50 Ω)
- Da collegare ai terminali del cavo coassiale

Fig.2
MLB - Magnetic Longwire Balun
- Il filo di antenna collegarlo al pin 2.
- Il filo centrale del cavo collegarlo al pin 4
    e la calza al pin 3.
- Come mostrato in figura, collegare il pin 1 con il pin 3

Scelta del toroide:

    Per iniziare passiamo alla scelta di un toroide che abbia una larghezza di banda tale da coprire la gamma delle frequenze Radioamatoriali, precisamente quella delle HF che vanno da 3 a 30 MHz, (da 80m a 10m).
Nelle note AMIDON si legge: I toroidi della serie rossa "T 2 mix" sono costituiti da un materiale in polvere di ferro "carbonile", ed offrono un alto "Q" per un intervallo di frequenza che va dai 2 MHz ai 30 MHz.
    Sfogliando il catalogo della AMIDON vediamo che nella tabella dei toroidi, riferita alla serie rossa "T 2 mix", ci sono toroidi disponibili in diverse dimensioni, tra queste ne scelgo uno di misura media: p/e il
toroide T-130-2 ha un diametro di 33 mm, ed'è comodo per avvolgere sia le spire con fili smaltati, sia quelle con fili ricoperti in plastica.

Scelta della Frequenza di Centro Banda.
La frequenza di Centro Banda (c/b) va calcolata volta per volta a secondo della tipologia dell'antenna e dalla gamma di frequenze che si vuole ricevere.
Esempio: l'antenna filare a larga banda la T2FD lunga 25m, riceve da 3 a 30MHz, coprendo completamente la gamma delle HF. Il suo c/b potrebbe essere il seguente:
Frequenze interessate sono quelle degli estremi dei 80m e dei 10m
Frequenza c/b = 3500 + 29700 kHz = 33200 : 2 = 16600 kHz
La frequenza di 16600 kHz si trova in mezzo tra i 17m e i 20m
Diamo la preferenza al Centro Banda dei 20m cioè 14175 kHz.

Formula da usare con i toroidi AMIDON della serie "FT" (ferriti)
L = XL : (2π x kHz) = mH

Formula da usare con i toroidi AMIDON della serie "T" (polvere di ferro)
L = XL : (2π x MHz) = µH

Calcolo della induttanza per le spire del primario (L1)
L1 = 450 : (6,28 x 14.175 MHz) = 450 : 89.019 = 5.0551005 µH arrotondati a 5.055 µH

- XL = reattanza induttiva in Ω
- 450 Ω = impedenza del primario
- 2π = 6,28 numero fisso
- 14.175 MHz(riferita alla frequenza di centro banda)

 Calcolo della induttanza per le spire del secondario (L2)
    Per il calcolo delle spire del secondario, la procedura è la stessa usata per il calcolo delle spire del primario, con la sola sostituzione del valore dell'impedenza, che in questo caso è di 50 Ω.
L2 = 50 : (6,28 x 14.175 MHz) = 50 : 89.019 = 0.5616778 µH arrotondati a 0.5616 µH

 Calcolo delle spire
    Con questi dati ora possiamo calcolarci il numero delle spire occorrenti per il primario e il secondario.
Dal catalogo della AMIDON si legge che il numero di spire necessarie per ottenere l'induttanza desiderata è dato dalla seguente formula:

    N = 100 x (√ µH : AL)

- N = Numero delle spire
- 100 = Numero fissato dalla AMIDON per i toroidi della serie "T".
- √ = Simbolo della radice quadrata
- µH = Valore induttanza
- AL = Coefficiente fornito dalla AMIDON, diverso per ogni toroide


Esempio di ricerca dei coefficienti "AL":
Consultare la tabella dei "AL Values 2 mix".
Toroide scelto T-130-2 corrisponde "AL Values" = 110 (rosso)

Calcolo delle spire per l'avvolgimento primario
N = 100 x (√ 5.055 : 110) = 100 x 0.21437 = 21.437 arrotondati a 21 spire.

Calcolo delle spire per l'avvolgimento secondario
N = 100 x (√ 0.5616 : 110) = 100 x 0.071452 = 7.1452 arrotondati a 7 spire.

Inoltre: per velocizzare il calcolo delle spire è possibile scaricare il programma
Mini Ring Core Calculator di DL5SWB una volta aperto, sarà sufficiente cliccare con il mouse in corrispondenza del toroide interessato, di seguito inserire nella apposita finestrella il valore della induttanza fin qui calcolata.

Avvolgimento delle spire:
    Per garantirci i valori di induttanza è necessario procedere con gli avvolgimenti come segue:
Usare un filo smaltato da 0,3 fino a 1mm di diametro, oppure un filo ricoperto con un sottile strato di plastica (consigliato).
Attenzione: se sarà necessario usare un filo di diametro maggiore è, possibile utilizzare un toroide più grande mantenendo sempre la miscela ferrosa "2". Fatta la nuova scelta, ricalcolare il numero delle spire, utilizzando il coefficiente "AL" riferito al nuovo toroide.
    Come prima operazione, si inizia ad avvolgere il primario, quello con più spire, occupando tutta la superficie del toroide mantenendo le spire equidistanti l'una dall'altra, per proseguire è utile tenere ferme le spire, mettendo alcune gocce di colla (del tipo per modellismo).
Proseguire col secondo avvolgimento sovrapponendolo al primo, anche in questo caso le spire dovranno occupare tutta la superficie del toroide. A questo proposito il compito ti sarà facilitato se userai per ogni avvolgimento fili di colore diverso, lo conferma anche il disegno esplicativo del mio amico Silvano Di Marco che gentilmente ha disegnato, per meglio mostrare come dovrà essere il Toroide appena terminato.

Conclusione:
   Il trasformatore di impedenza necessario per adattare un'antenna T2FD usata solo in ricezione con impedenza di 450 Ω ad un cavo coassiale di 50 Ω è il seguente:
- Rapporto di trasformazione: 9:1
- Toroide AMIDON T-130-2
- Primario spire 21
- Secondario spire 7


Altra applicazione:
MLB - Magnetic Long Wire Balun

    Il MLB viene usato per adattare l'impedenza tra una antenna filare e il cavo coassiale. Anche in questo caso si possono utilizzare i precedenti esempi. Vedi Fig.2.






      Fig.3 - Collegamenti MLB
    La figura mostra i collegamenti tra l'antenna e
    il cavo coassiale.





Caro Nicola, questo è il mio modo di calcolare un adattatore di impedenza, spero di esserti stato di aiuto.
Ciao
Marcello IZĜINA


Dove trovare i toroidi AMIDON:

    Attenzione! Non acquistare a caso i toroidi se non sai esattamente la marca e la sigla, altrimenti ti ritroverai ad avvolgere le spire a occhio, come fa il "salumiere" tagliando il salame.

AMIDON (California) http://www.amidoncorp.com/ferrite-toroids/
Rf-microwave (Milano) http://www.rf-microwave.com/it/home
HAMCENTER (Bologna) http://www.hamcenter.it/index.php/category/view/24


Pubblicato nella rivista: Radiorama N°2/2008
Pubblicato nel web: 1 novembre 2007

Aggiornato il 09/09/2021
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Aggiornato il 05/05/2009
Aggiornato il 20/02/2009





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