I choke-baluns - la chiave per un funzionamento delle radio senza interferenze
Quando il cavo dell'antenna diventa un pericolo invisibile
Vi formicolano le dita quando operate in stazione? Vi bruciate le labbra sul microfono? Il rapporto delle onde stazionarie cambia quando si tocca la terra della stazione oppure cambiando la lunghezza del cavo? State causando interferenze a voi stessi e ai vostri vicini? Il vostro corrispondente vi dice: “C'è RF sulla modulazione”? Allora la causa sono le onde di 'modo comune' lungo la guaina sul cavo dell'antenna. Non solo l'antenna, ma anche il cavo coassiale sta irradiando!
Se l'antenna non è accordata/accoppiata in modo corretto
Se un'antenna bilanciata viene alimentata direttamente al punto di alimentazione senza un elemento di bilanciamento utilizzando un cavo coassiale (sbilanciato), possono verificarsi problemi di onde di 'modo comune' a seconda della lunghezza della linea di alimentazione e del percorso e della disposizione rispetto al radiatore. Questo è il motivo per cui si raccomanda sempre una linea di alimentazione che corra verticalmente verso il basso ad angolo retto rispetto al radiatore! Altrimenti, un percorso molto diverso può causare un accoppiamento ad alta frequenza con la guaina di schermatura del cavo coassiale. Le dimensioni del radiatore e della linea di alimentazione insieme possono anche portare, per puro caso, alla risonanza dell'intero sistema alla frequenza operativa. In tutti questi casi, il cavo coassiale con la sua guaina schermante diventa parte dell'antenna, per cui anche la terra della stazione è esposta alle RF.
Evitare sistematicamente le interferenze - sulle tracce delle cause reali
Quando si verificano questi problemi, di solito si ricorre a un Choke-Balun delle onde di 'modo comune' (di seguito CB). Con il suo aiuto, i sintomi del disturbo possono essere eliminati in modo affidabile ed efficace. Tuttavia, vale la pena di chiedersi quali siano le cause effettive di questi malfunzionamenti. Come primo aiuto, si può provare a cambiare la lunghezza del cavo coassiale di alimentazione.
La lunghezza del cavo perfetta come soluzione
Le lunghezze elettriche λ/4 (lunghezza effettiva per il fattore di accorciamento), le risonanze e i loro multipli dispari devono essere evitati. Esse aggravano il problema delle onde di guaina. Un cavo elettrico ideale di lunghezza λ/2 (o suoi multipli) x fattore di accorciamento (v = 0,66 per i cavi maggiormente usati) offre spesso un rimedio. Questa lunghezza del cavo coassiale trasferisce l'impedenza della sorgente (antenna) all'uscita del cavo stesso con un rapporto di 1:1. A differenza di una lunghezza di λ/4 e dei suoi multipli dispari, il cavo non modifica i rapporti all'estremità inferiore della linea di alimentazione, non introduce alcuna trasformazione d'impedenza.
L'effetto inadeguato degli approcci del passato
Quando non era ancora disponibile l'ampia gamma di versatili materiali in ferrite, si consigliava una “bobina di cavo” costituita da diverse spire del cavo coassiale di alimentazione direttamente al punto di alimentazione dell'antenna. A causa della sua bassa induttanza di blocco, il suo effetto era solo marginale e riconoscibile solo nelle bande HF superiori. Per lo stesso motivo l'induttanza di alimentazione, secondo W1JR, con un numero relativamente basso di spire del cavo coassiale su un nucleo toroidale in ferrite, non soddisfa le aspettative sulle bande basse delle onde corte.
BALUN di corrente invece di BALUN di tensione
Un BALUN di tensione convenzionale bilancia solo le tensioni e non è utile in termini di onde di 'modo comune'. Solo l'uso di un BALUN di corrente 1:1 è adatto a ridurre al minimo questo rischio fin dall'inizio. Un vero e proprio bilanciamento (della corrente) nel punto di alimentazione è il primo presupposto per evitare che si verifichino onde di 'modo comune'. Solo allora si dovrebbe prendere in considerazione l'inserimento di CB.
L'evoluzione dei Choke-Baluns
Agli albori, i CB consistevano in nuclei di ferrite ad alta permeabilità infilati strettamente su un'estremità del cavo coassiale. Attualmente i produttori sono passati a tubi di ferrite e, a causa dello sviluppo di calore previsto, a cavi in teflon. Le estremità sono dotate di connettori SO-239 in modo di poterli inserire nella linea di alimentazione. Il tutto è fissato e tenuto insieme con tubi termorestringenti. Il materiale in ferrite di questo CB ha una permeabilità così elevata da garantire una sufficiente attenuazione di blocco anche nella banda dei 160 metri. Un CB impedisce anche risonanze indesiderate della linea di alimentazione o dell'intero sistema d'antenna composto da radiatore e linea di alimentazione.
Un CB funziona come un assorbitore, in cui la quota di potenza attribuibile all'onda che scorre sulla superficie esterna della linea di alimentazione viene “consumata” nel materiale di ferrite. Questa parte della potenza di trasmissione viene quindi persa per radiazione di calore. Idealmente, il CB rimane freddo o si riscalda solo leggermente e solo dopo un lungo periodo di funzionamento. Se la componente di 'modo comune' è molto elevata, può verificarsi un riscaldamento estremo e rapido. Ciò indica che c'è qualcosa che non va. È quindi consigliabile cercare la causa esatta invece di “armeggiare” con i sintomi.
In alto o in basso: dove funziona meglio il blocco?
In alto nel punto di alimentazione o in basso all'uscita del ricetrasmettitore o dell'accordatore d'antenna? Naturalmente, in cima al punto di alimentazione. Dopo tutto, vogliamo mantenere la linea di alimentazione libera dalle onde sulla guaina esterna. Se inseriamo il CB nella parte inferiore della stazione, a prima vista funziona anche così. Tuttavia, a parte la messa a terra della stazione che sarà così priva di RF, non abbiamo guadagnato nulla. Le onde di 'modo comune' sulla linea di alimentazione verso l'antenna sono ancora presenti. Tuttavia, alcuni OM aggiungono un secondo CB all'estremità inferiore sul lato della stazione e lo lasciano così. A proposito: se un cavo coassiale viene posato sottoterra fino al punto di alimentazione dell'antenna, l'attenuazione esterna della schermatura è intenzionale e piuttosto utile. Impedisce sia la formazione di onde di 'modo comune' che l'emissione di interferenze!
Il Choke-Balun e le sue applicazioni versatili
Sì, oltre alla soppressione delle onde sulla schermatura esterna, esistono altre applicazioni efficaci in cui un CB può fare un “buon lavoro”.
Antenne end-fed come caratteristica speciale
Non sono solo le antenne filari alimentate in modo strettamente simmetrico, come i dipoli, ecc. a poter essere migliorate con un CB. Il problema delle onde di 'modo comune' sta diventando sempre più comune anche con le antenne end-fed più diffuse. Sebbene questi radiatori a mezz'onda (e i loro multipli armonici) siano “dipoli alimentati dall'estremità”, sono anche antenne filari alimentate dall'estremità di una lunghezza definita, simili alla classica antenna di Fuchs. Con alcune tutto funziona senza CB perché la lunghezza della linea di alimentazione e le condizioni del terreno sono giuste. In altre è necessario un cosiddetto “pigtail” (corto radiale) almeno all'inizio del cavo di collegamento, dal lato del trasformatore toroidale. Infine, una terza configurazione richiede almeno un CB inserito nel cavo coassiale a una certa distanza dal trasmettitore, per far funzionare l'antenna senza onde di 'modo comune'. Altri segnalano addirittura un secondo CB all'estremità inferiore del cavo. A questo proposito, le antenne end-fed in particolare offrono un ampio campo di sperimentazione con i CB.
Quando la RF viene fornita verso sintonizzatori d'antenna sbilanciati
Il caso successivo è un po' diverso, oltre al problema delle onde di schermatura. Con un CB, un accordatore d'antenna sbilanciato può essere “potenziato” in termini di RF collegando il ricetrasmettitore e l'accordatore d'antenna direttamente a un CB. La linea bifilare verso l'antenna viene quindi collegata con “una gamba” all'uscita unipolare del sintonizzatore e con l'altro conduttore alla terra. Bilanciata dal CB, la massa dell'accordatore trasporta ora la tutta la RF. Tranne forse nel funzionamento QRP, questo è un problema quando si utilizza così l'accoppiatore d'antenna! L'accoppiatore d'antenna deve essere isolato o modificato per ottenere protezione dal contatto accidentale con l'alta tensione RF. In linea di principio, ciò è possibile anche con un accordatore automatico sbilanciato. Tuttavia, la linea di alimentazione per la tensione di esercizio e l'eventuale linea di controllo esistente dovrebbero essere integrate nel CB.
CB nella lotta contro il QRM
Quando l'interferenza, il QRM locale, raggiunge il ricevitore attraverso la guaina esterna del cavo, numerosi OM segnalano una riduzione significativa del livello di interferenza se un CB viene inserito prima dell'ingresso del ricetrasmettitore o del ricevitore.
Il CB perfetto: progetti e possibili applicazioni
Quando si sfoglia la nostra categoria, si noti che nel mondo anglosassone i CB vengono chiamati “choke balun”. Tutti i soppressori di onde di 'modo comune' hanno un'impedenza di 50 Ω sul lato di ingresso e su quello di uscita, ovvero un rapporto di trasmissione di 1:1. In questa configurazione, sono a banda molto larga e adatti all'intera gamma delle onde corte.
Offriamo due diversi design, tutti prodotti internamente: in forma di contenitore, incapsulato a prova di intemperie o in forma allungata, con tubi di ferrite su cavo coassiale, ciascuno con connessioni a entrambe le estremità in standard PL259/SO-239. La prima versione è preferibilmente destinata all'inserimento diretto alla base delle antenne. La “versione con cavo” allungato è progettata principalmente per l'uso all'interno della stazione. Con un'installazione protetta dalle intemperie, può essere utilizzata anche all'esterno. Questo è comunque il posto migliore per un'efficace soppressione delle onde di schermatura.
Non si può fare a meno di provare
Il CB elimina inizialmente i sintomi, ma non sempre le cause. A volte il problema delle onde di 'modo comune', ad esempio in modalità portatile, è solo di natura temporanea. Con l'aiuto di un CB, inizialmente è possibile operare in modalità portatile senza problemi. Tuttavia, per le configurazioni a lungo termine, la ricerca delle cause e la loro eliminazione deve continuare: dopo tutto un radioamatore non sarebbe tale senza i propri esperimenti!
Novembre 2024, Alfred Klüß, DF2BC
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