Existen distintos factores que
nos determinarán la elección. En este apartado vamos a analizarlos:
1. Tipo de antena
Lo primero que nos condiciona a
la hora de elegir el balun/unun es el tipo de antena que vamos a utilizar. En
el caso de instalar una antena balanceada deberemos usar un BALUN. Para las
antenas no balanceadas utilizaremos un UNUN.
Ejemplos de antenas balanceadas:
- Dipolos monobanda
|
- Dipolos multibanda
|
- Delta
|
- Quad
|
- Windom
|
- T2FD
|
- Yagi
|
- Logarítmico-periódicas
|
- Morgain
- Moxon - Doble Bazooka - Hex-Beam - EAxBeam |
- Loop
|
- Monopolos con plano de tierra
|
- Hilos largos o escasos con
plano de tierra
|
- Hilos en V o L invertida con
plano de tierra
|
Importante: la simulación del plano de tierra mediante
conexión con pica al suelo, con radiales, con malla metálica u otras contra-antenas
da lugar a diferentes impedancias para un mismo sistema radiante.
2. Balun de corriente o de tensión
En todas las instalaciones en las
que necesitemos un balun, elegiremos siempre un balun de CORRIENTE, pues
se consigue equilibrar las corrientes en los ramales de la antena y eliminar (o
minimizar) la corriente de retorno por la cara externa del cable coaxial de
alimentación. Como el campo magnético es proporcional a la corriente, al
tenerlas equilibradas (iguales en magnitud y opuestas en fase), el diagrama de
radiación de la antena no sufrirá las distorsiones que provocan ese
desequilibrio.
Por otra parte, la eliminación de
la corriente de retorno de RF hará que el coaxial no radie. Esa radiación
indeseada provoca también distorsiones en el diagrama de radiación, así como
interferencias en los equipos eléctricos circundantes. Evitaremos también
ciertos efectos no deseados en el transceptor.
3. Impedancia y relación de transformación
La impedancia de nuestra antena
depende fundamentalmente y, para una frecuencia determinada, del material con
que esté construida, de su topología, de la altura respecto al suelo, del
entorno y de la conductividad del terreno. Conocer dicha impedancia, al menos
de manera aproximada, es un dato esencial para continuar con el proceso de
elección del balun/unun.
Conocer el valor de la impedancia
de la antena nos va a determinar cuál es la relación de transformación más
adecuada para nuestro balun/unun. A veces este valor no es sencillo de
determinar, ni siquiera aunque dispongamos de instrumental (analizador de
antenas). Existen distintos motivos por los que esto último es así. Lo
explicaré con dos ejemplos:
1)
Antena Delta instalada con un vértice superior
(a 15m de altura) y dos vértices inferiores (ambos a la misma altura).
En este caso
deberíamos instalar nuestro analizador en el vértice superior para averiguar el
valor de impedancia en su punto de alimentación. Seguro que esto no es nada
fácil…
Otra opción es
conectar un cable coaxial en el vértice y medir en el otro extremo. En esta
ocasión, si no utilizamos la longitud adecuada de coaxial nos llevaremos una
sorpresa, ya que la distribución de corrientes y tensiones a lo largo del cable
hará que no se reproduzca en el extremo donde vamos a medir la misma impedancia
que existe en el punto de alimentación de la antena.
Por otra
parte, en el caso de frecuencias de trabajo muy bajas, la longitud de cable
coaxial a utilizar para reproducir la impedancia del punto de alimentación en
el otro extremo puede ser bastante larga y que no dispongamos de ese cable (o
que no queramos comprarlo únicamente para realizar la medida). Con este
panorama, puede que nos quedemos sin saber cuál es el valor de la impedancia en
el punto de alimentación.
2)
Antena de hilo para portable de 10m, montada en
caña de pescar y con plano de tierra
simulado con pica en el suelo.
En este caso
el punto de alimentación está accesible, sin embargo, la impedancia de la
antena va a variar en gran medida dependiendo de la conductividad del terreno,
por lo que instalaciones en distintos puntos darán distintas impedancias (los
experimentos de campo en la banda de 40m confirman que puede variar desde 70
hasta más de 400 ohm). Una vez más nos quedamos sin saber el valor de la
impedancia, pues es variable.
En el caso de la Delta podríamos
realizar una simulación con algún programa profesional de modelado de antenas
para tener una idea aproximada de la impedancia que va a tener. Habitualmente
la impedancia está en torno a los 110 ohm y es adecuado el BALUN DE CORRIENTE 2:1.
Para el hilo montado en la caña
de pescar, salvo para montajes muy específicos (instalaciones fijas con
impedancia conocida o acopladores en la base de la antena), utilizaremos el
UNUN en la base y un acoplador en el lado del transceptor. Cuando usemos hilos
escasos (7-12m), si vamos a utilizarlos en bandas bajas (como en 40m), sería
recomendable usar el UNUN 2:1+acoplador. Si usamos, por ejemplo, el 9:1, nos
podemos encontrar con que la antena tenga una impedancia baja (100 ohm) y que
el UNUN nos la baje todavía más y nuestro acoplador no sea capaz de hacer su función
(sobre todo los acopladores internos). En el caso de los hilos realmente
largos, aun trabajando las bandas bajas, la impedancia que obtendremos será más
alta que esos 100 ohm, por lo que se podría pensar en los UNUN 4:1 ó 9:1+acoplador.
4. Potencia máxima de trabajo
Habitualmente las
especificaciones de los balun/unun sobre potencias máximas a utilizar se
expresan haciendo referencia a la potencia de pico de la envolvente (PEP, en
vatios). Esta es la potencia que podemos considerar máxima para transmisión en
banda lateral única (SSB). Para utilización con modulaciones de portadora
continua (CW, AM, FM) deberemos utilizar menos potencia, aproximadamente la
mitad de la máxima potencia PEP indicada.
Hay que tener en cuenta que la
potencia máxima utilizable se debe considerar en condiciones de adaptación de
impedancias entre la antena y el cable coaxial. Por ejemplo, un dipolo
monobanda en V invertida para la banda de 40m, si está bien ajustado, puede
tener una resistencia de aproximadamente 50 ohm y muy baja reactancia. En estas
condiciones podemos transmitir con la potencia máxima especificada usando un
balun 1:1 de corriente. Sin embargo, la utilización de ese dipolo en otras
bandas (con acoplador), puede generar altas tensiones en el punto de alimentación.
Para estas situaciones debemos optar por reducir la potencia de transmisión, o
bien, utilizar un balun 1:1 que pueda soportar más potencia de la que teníamos
pensado transmitir.
Importante: los balun 1:1 NO deben ser usados con
dipolos de media longitud de onda alimentados con coaxial en su punto central
trabajando en el SEGUNDO ARMÓNICO de la frecuencia fundamental. La impedancia
en el punto de alimentación puede incluso superar los 10.000 ohms, generándose
muy altas tensiones que podrían superar la tensión de ruptura entre espiras o
excesiva disipación de calor en el material ferromagnético. En el ejemplo
anterior, si el dipolo fuera utilizado en la banda de 20m tendríamos la
situación descrita de operación en el segundo armónico. Debe evitarse este tipo
de uso.
5. Ajuste de la antena
Este es un aspecto muy importante
de la instalación, directamente asociado con la relación de transformación
necesaria para el balun/unun. La lógica nos dice que, conocidas la impedancia
de la antena y del cable coaxial, ya podemos deducir la relación de
transformación que necesitamos para nuestro balun/unun. Este valor será
orientativo, pues en la práctica la impedancia de la antena variará respecto al
valor teórico en condiciones de espacio libre.
En efecto, la impedancia de la
antena, ya instalada, puede ser parecida a la teórica, pero no será la misma:
la resistencia puede variar e incluso aparecer cierta reactancia que no
habíamos contemplado. Esto es así porque el entorno y la altura respecto al
suelo van a influir decisivamente en el valor de la impedancia. En el caso de
las antenas no balanceadas el tipo de tierra o contra-antena utilizada
determinará en gran medida el valor de dicha impedancia.
Por este motivo, aunque
seleccionemos nuestro balun/unun con la relación de transformación adecuada,
debemos realizar un ajuste de la antena, que puede conllevar cambios en la
longitud de la misma, en su altura, en el ángulo entre ramales (si es un
dipolo), en el punto de alimentación, etc. El ajuste nos dejará la instalación
en condiciones de trabajo óptimas.
6. Tabla orientativa
Teniendo en cuenta todo lo
anterior y las medidas de campo realizadas en distintas instalaciones, sugiero
los siguientes balun/unun para los ejemplos de antenas que se relacionan en la
siguiente tabla:
ANTENA
|
BALUN/UNUN
|
COMENTARIOS
|
DIPOLO MONOBANDA en V invertida
(alimentación centrada)
|
BALUN 1:1 DE CORRIENTE
|
El ajuste del ángulo entre los
ramales permite obtener un mínimo para la curva de ROE en función de la
frecuencia.
|
DIPOLO MULTIBANDA con bobinas
trampa (alimentación centrada)
|
BALUN 1:1 DE CORRIENTE
|
La antena instalada debe tener
una impedancia próxima a los 50 ohm resistivos en todas las bandas de trabajo
para su utilización sin acoplador.
|
Antena DELTA con vértice
superior y dos vértices inferiores (alimentación en el vértice superior)
|
BALUN 2:1 DE CORRIENTE
|
La antena puede instalarse en
posición vertical o con cierta inclinación respecto al eje vertical.
|
Antena de CUADRO en posición
vertical (alimentación en el centro del lado inferior; los cuatro lados
iguales)
|
BALUN 2:1 DE CORRIENTE
|
Si la antena en realidad es un
rectángulo, la impedancia será mayor. Puede ser necesario el BALUN 4:1 de
CORRIENTE.
|
Antena WINDOM
|
BALUN 6:1 DE CORRIENTE
BALUN 4:1 DE CORRIENTE |
La impedancia teórica de la
antena en espacio libre es de 300 ohm. No obstante, si está instalada a baja altura la impedancia será
inferior. Se recomienda un balun de corriente que tolere variaciones en
la impedancia. Para alturas de más de 18m, instalar un balun 6:1. Para alturas inferiores a 18m, instalar un balun 4:1. VER VIDEO .
|
Antena YAGI
|
CHOKE/BALUN 1:1 DE CORRIENTE
|
Los modelos clásicos de antenas
Yagi tienen una impedancia inferior a 50 ohm. El choke se instala entre el
sistema de adaptación y el cable coaxial, para equilibrar las corrientes de
los ramales del elemento excitado.
Si la antena ha sido diseñada
con una impedancia de 50 ohm no existirá el sistema de adaptación y únicamente
se instalará el choke.
|
Antena MOXON
|
CHOKE/BALUN 1:1 DE CORRIENTE
|
Esta antena tiene una
impedancia de entrada de 50 ohm. Se instala el choke en el punto de
alimentación.
|
LOOP de longitud aleatoria
|
CHOKE/BALUN 1:1 DE CORRIENTE
|
Se escogerá el choke con la
suficiente potencia PEP como para tolerar tensiones apreciables en el punto
de alimentación.
Deberá utilizarse acoplador.
|
Monopolo vertical de 10m con pica
en el suelo (por ejemplo un hilo en caña de pescar)
|
UNUN 2:1
|
La impedancia dependerá de la
frecuencia de trabajo, pero tendrá gran influencia la conductividad del
terreno.
Si se pretende utilizar la
banda de 40m, se recomienda el UNUN 2:1+acoplador.
|
Antena de hilo largo con toma
de tierra
|
UNUN 4:1 ó 9:1
|
La impedancia dependerá de la
frecuencia de trabajo, pero tendrá gran influencia la tierra o contra-antena
utilizada.
Salvo para alguna banda
específica, en el resto deberá utilizarse acoplador.
|
No hay comentarios:
Publicar un comentario
Escribe tu comentario: