El diseño de baluns y ununs no es una tarea sencilla. Existen multitud de variables a tener en cuenta que afectan al rendimiento de nuestro dispositivo, entre las que se encuentran:
- Material ferromagnético (permeabilidad, tipo de mezcla, densidad de flujo de saturación, resistividad, etc.)
- Dimensiones del material ferromagnético
- Diámetro de los conductores de los devanados
- Espaciado entre los conductores
- Número de espiras
- Rigidez dieléctrica del revestimiento del toroide y su espesor
- Rigidez dieléctrica del revestimiento de los conductores y su espesor
La modificación de cualquiera de
estos parámetros afectará a aspectos tales como:
1. Relación
de transformación de impedancias
2. Margen
de frecuencias de trabajo
3. Potencia
soportada
4. Eficiencia/Pérdidas
de inserción
La literatura disponible de
calidad y que aborde estos temas con profesionalidad es escasa y, aunque
podemos encontrar buenos textos, es muy interesante (si no obligatoria) la
realización de experimentos que nos hagan caer en la cuenta de las dificultades
de construcción para la obtención de un determinado rendimiento.
Asimismo, la experimentación nos
permite comprobar que existen ciertos dilemas que se nos plantean. Por poner un
ejemplo, si nuestro objetivo consiste en disponer de un balun que, con la
impedancia de carga adecuada, nos proporcione una baja ROE a la entrada desde 3
hasta 30 MHz, nos encontraremos con que tenemos un compromiso a la hora de
elegir el material ferromagnético. Hay materiales con los que dispondremos de
mayor eficiencia y mejor ROE en bajas frecuencias, a costa de empeorar en las
altas, y viceversa.
Otro ejemplo: si nos fijamos en
la relación de transformación del balun, ésta va a variar a lo largo del margen
de frecuencias de trabajo. Incluso aunque fuera constante, posiblemente no
obtengamos una relación igual a la que nos dice la teoría.
Sobre este último aspecto vale la
pena detenernos a pensar un poco para descubrir que no es tan crítico el haber
obtenido un balun 5,7:1 y que en teoría iba a ser 6:1. ¿Por qué? Simplemente
hay que analizar cómo son las antenas que instalamos. ¿Sabemos realmente cuál
es la impedancia de la antena en una determinada frecuencia sin ayuda de
instrumentación? Aun midiendo, ¿la impedancia de la antena es la que en teoría
debe tener? La respuesta es no. Esto es debido a que habitualmente asumimos que
la impedancia de esta o aquella antena es la indicada para condiciones de
espacio libre, pero no instalamos las antenas en esas condiciones. Incluso,
aunque simulemos la antena y su entorno con alguno de los paquetes software
disponibles, la realidad será distinta a la teoría, puesto que nunca podremos
simular con el programa el entorno real. Y es que el entorno afecta (y mucho) a
la impedancia de la
antena. Con este planteamiento, nos podemos preguntar ¿tenía
sentido tanto empeño en construir el balun exactamente con relación 6:1?
Esta problemática surge con las antenas monobanda, pero en mayor medida aparece con las multibanda, pues la
impedancia de la antena no depende solamente de su geometría, de la altura
respecto del suelo y de su entorno, sino que también varía con la frecuencia. Se pone
de manifiesto, por tanto, que aquella necesidad imperiosa de obtener ese balun
con perfecta relación de transformación 6:1 no era más que una idea sobre la
que no habíamos meditado lo suficiente.
En realidad, lo aconsejable a la hora de afrontar una instalación, es ser conscientes del orden de magnitud con el que vamos a trabajar en lo que se refiere a la relación de transformación necesaria para el balun y posteriormente, tras el montaje, ajustar la antena en altura y topología (brazos de la antena más o menos abiertos, más o menos cortos, etc.). Sólo de esta manera obtendremos el rendimiento óptimo de nuestra antena, que se encuentra ubicada en un entorno que es único.
En realidad, lo aconsejable a la hora de afrontar una instalación, es ser conscientes del orden de magnitud con el que vamos a trabajar en lo que se refiere a la relación de transformación necesaria para el balun y posteriormente, tras el montaje, ajustar la antena en altura y topología (brazos de la antena más o menos abiertos, más o menos cortos, etc.). Sólo de esta manera obtendremos el rendimiento óptimo de nuestra antena, que se encuentra ubicada en un entorno que es único.
Volviendo al tema de la
documentación de que disponemos, los aspectos teóricos y prácticos que he
encontrado de utilidad corresponden a autores tales como C.L. Ruthroff, G. Guanella,
Joe Reisert, Roy Lewallen, Chris Trask, Martin Ehrenfried y, por supuesto, Jerry Sevick. Es de
agradecer el trabajo de todos ellos, pues ayuda a clarificar muchos aspectos
del diseño y la construcción de los balun/unun, a la vez que se consigue
comprender cuáles son los parámetros clave que afectan a su rendimiento
posterior. No obstante, debo insistir en que la experimentación propia es una
gran aliada a la hora de conseguir óptimos resultados.
También debo indicar que los
balun que construyo son de corriente, debido a que ofrecen una serie de
características ventajosas respecto a los balun de tensión. Asimismo, estos
balun pertenecen a la
modalidad TLT (Transmission Line Transformers), que
igualmente permiten mejoras en el rendimiento y utilizar toroides de menor
tamaño, respecto a otros adaptadores como pueden ser los FCT (Flux Coupled
Transformers).