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Come mi calcolo il Bal-Un
(MLB Magnetic Longwire Bal-Un - Trasformatore di Impedenza)

...l'idea di questi appunti è nata da una e-mail inviatami da Nicala 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 bal-un 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 bal-un 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.

                   

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 Bal-Un
- 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 prima cosa passiamo alla scelta di un toroide che abbia una larghezza di banda la più ampia possibile tale da coprire la gamma che vogliamo ricevere p.e. quella delle HF che va da 3 a 30 MHz.
    Sfogliando il catalogo della Amidon vediamo che nella tabella il toroide FT-114-43 fa al caso nostro, infatti tale toroide copre la banda da *1 a 50 MHz, superando di 2 MHz la gamma bassa e di 20 MHz quella alta, migliorando di fatto le nostre aspettative, nel senso che non avremo tagli di banda da parte del toriode.

    NB. la banda passante di ogni toroide è distinta dal numero che segue il nome, in questo caso è il “43” si trova nelle colonne del "Material", vedi tabella.
    Il toroide FT-114-43 è stato scelto per le sue comode dimensioni, infatti lo possiamo paragonare ad una moneta da 2 Euro, con queste dimensioni si possono comodamente avvolgere fili ricoperti in plastica, invece per l'uso di fili smaltati si possono utilizzare toroidi più piccoli p.e. il noto FT-50-43.


Calcolo della induttanza per le spire del primario (L1)
L = XL : (2π x kHz) = mH
L1 = (450 x 5) : (6,28 x *1000) = 2250 : 6280 = 0,358 mH arrotondati a 0,360 mH

- XL = reattanza induttiva in Ω
- 450 Ω = impedenza del primario
- 2π = 6,28 numero fisso
- kHz = *1000 (riferita alla frequenza più bassa della Banda Passante del toroide *1 a 50 MHz)
- 5 = numero fisso (sposta la freq. di risonanza 5 volte più in basso, in questo caso da *1 MHz a 200 kHz, con questa operazione si ottiene una banda passante da 1 a 50 MHz esente da risonanze indesiderate).

 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 x 5) : (6,28 x 1000) = 250 : 6280 = 0,0398 mH arrotondati a 0,040 mH

 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 avere l'induttanza desiderata è dato dalla seguente formula:

    N = 1000 x (√ mH : AL)

- N = Numero delle spire
- 1000 = Numero fissato dalla Amidon per i toroidi FT
- √ = Simbolo della radice quadrata
- mH = Valore della induttanza
- AL = Coefficente fornito dalla Amidon, diverso per ogni toroide


Esempio di ricerca dei coefficenti "AL":
Consultare la tabella dei "AL Values" in corrispondenza della colonna verticale del "Material 43"
- Toroide FT-50-43 corrisponde "AL Values" = 523
- Toroide FT-114-43 corrisponde "AL Values" = 603

Calcolo delle spire per l'avvolgimento primario
N = 1000 x (√ 0,360 : 603) = 24,43 arrotondati a 24 spire

Calcolo delle spire per l'avvolgimento secondario
N = 1000 x (√ 0,040 : 603) = 8,14 arrotondati a 8 spire

Inoltre: per velocizzare il calcolo delle spire è possibile servirsi del programma di
Biagio Barberino AMITOR una volta aperto, sarà sufficiente inserire nelle apposite finestrelle il nome del toroide in corrispondenza del "Material 43" e il valore della induttanza fin qui calcolata, di conseguenza si otterrà, come risultato, il numero delle spire da avvolgere sul toroide.
Attenzione: nell'usare il programma ricordarsi di adoperare il punto (e non la virgola) come separatore dei decimali. Ad esempio se vogliamo immettere 1,5 microHenry bisogna scrivere 1.5.

Avvolgimento delle spire:
    Per garantirci i valori di induttanza è necessario procedere con gli avvolgimenti come segue:
Usare un filo da 0,3 fino a 2mm smaltato oppure ricoperto con un sottile strato di plastica (consigliato).
Attenzione: se userai un filo di diametro maggiore sarà necessario utilizzare un toroide più grande mantenendo sempre la miscela ferrosa "43", di conseguenza sarà necessario ricalcolare anche l'induttanza utilizzando il nuovo coefficente "AL".
    Come prima operazione, si inizia ad avvolgere quello con più spire, occupando tutta la superficie del toroide mantenendo le spire equidistanti l'una dall'altra, dopo aver messo alcune gocce di colla (del tipo per modellismo) per tenere ferme le spire, 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 bal-un appena terminato.

Conclusione:
    Il bal-un necessario per adattare una 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 (poiché 450 Ω : 50 Ω = 9)
- Ferrite Amidon FT-114-43
- Primario spire 24
- Secondario spire 8
- Banda passante da 1 a 50 MHz

Altra applicazione:
MLB - Magnetic Longwire Bal-Un

    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.




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.

CRISPINO MESSINA (Signa FI) E-Mail: crispinomessina@virgilio.it
ESCO (Todi) http://www.esco.it/default.php?cPath=59_97
FRANCO ROTA (Milano) http://www.rf-microwave.com/ita/
HAMCENTER (Bologna) http://www.hamcenter.it
AMIDON (California) http://www.amidoncorp.com/ferrite-toroids/

Caro Nicola, questo è il mio modo di calcolare i Bal-Un, spero di esserti stato di aiuto.
Ciao
Marcello IZØINA


Pubblicazione rivista: Radiorama N°2/2008
Pubblicazione web: 1 novembre 2007

Aggiornamento del 24/07/2012
Aggiornamento del 05/05/2009
Aggiornamento del 20/02/2009
Errata corrige: Pubblicazione su Radio Rivista 10/2017 Commento di A. Gallerati
Pag. 80 ultimo nono rigo: 1000= Coefficente... (errato)
leggere invece: 603= Coefficente... (esatto).




Per informazioni     Marcello IZØINA - Roma


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