Construcția și acordarea unui transformator 49:1 pentru o antenă EFHW

Salutare tuturor!

În ultimele zile am construit un transformator de impedanță 49:1 pentru o antenă EFHW destinată benzilor de 40-10 m și, în timpul reglajelor, am observat un lucru care mi s-a părut interesant și pe care vreau să îl împărtășesc. Poate îi va fi util și altcuiva care își construiește propriul balun.

Configurația folosită

Transformatorul este realizat pe un miez FT240-43, cu înfășurare 2 spire pe primar și 14 spire pe secundar.

Pentru măsurători am folosit o sarcină de aproximativ 2500 Ω, realizată din două rezistențe SMD pentru RF conectate în serie (1 kΩ și 1,5 kΩ). Măsurătorile au fost efectuate cu un analizor vectorial Siglent.

În această configurație, înainte de montarea în carcasă, transformatorul avea un comportament foarte bun. SWR-ul minim era în zona 12...19 MHz, iar răspunsul pe întreaga bandă HF era foarte apropiat de ceea ce mă așteptam.

Ce s-a întâmplat după montarea în carcasă

Pentru suport și carcasă am folosit PETG Professional Lab, varianta neagră lucioasă, imprimată 3D.

După montarea transformatorului în carcasă și repetarea măsurătorilor am observat imediat că răspunsul s-a modificat. Minimul de SWR s-a mutat în apropierea benzii de 40 m, iar la 14 MHz și 28 MHz valorile au crescut față de măsurătorile făcute "în aer".

Prima idee a fost că filamentul negru ar putea conține grafit sau alte materiale conductive care influențează câmpul RF.

După ce am verificat mai multe informații despre material, am ajuns la concluzia că această ipoteză este puțin probabilă. PETG-ul obișnuit folosește ca pigment carbon black (negru de fum), care nu este conductiv în această aplicație. Dacă ar fi fost un filament cu fibră de carbon (PETG-CF), situația ar fi fost diferită, însă acesta nu era cazul.

Explicația cea mai probabilă este alta.

Inițial mă așteptam ca introducerea transformatorului în carcasa din PETG să impună reducerea valorii condensatorului de compensare, deoarece dielectricul crește capacitățile parazite. În practică însă s-a întâmplat exact invers. Testele efectuate cu 68 pF, 82 pF și 100 pF au dus la degradarea adaptării în benzile superioare, iar cea mai bună caracteristică SWR pe întreaga gamă 40–10 m a fost obținută cu aproximativ 110 pF. Acest lucru sugerează că modificarea introdusă de carcasă nu poate fi explicată doar prin creșterea unei capacități parazite, ci prin schimbarea întregului comportament electromagnetic al transformatorului.

Cu alte cuvinte, transformatorul care era perfect reglat "în aer" nu mai avea exact același comportament după montarea în carcasa finală.

Modificarea condensatorului de compensare

Inițial foloseam un condensator de compensare de 100 pF / 6 kV montat în paralel pe intrarea de 50 Ω.

După montarea în carcasă am încercat mai multe variante și am observat că transformatorul răspunde mai bine la o valoare puțin diferită.

În final am folosit două condensatoare de 220 pF / 6 kV montate în serie, rezultând aproximativ 110 pF.

Pe lângă faptul că valoarea capacității este foarte apropiată de cea necesară, această soluție are și avantajul unei tensiuni maxime admise mai mari, ceea ce este util pentru funcționarea la puteri ridicate.

După această modificare, răspunsul transformatorului s-a îmbunătățit vizibil.

Rezultatele măsurătorilor

Transformatorul a fost măsurat în carcasa finală, conectat la sarcina de test de 2500 Ω.

• SWR

  Valorile obținute au fost:

  • 3,7 MHz – 1,45
  • 7,1 MHz – 1,21
  • 14,2 MHz – 1,29
  • 21,2 MHz – 1,33
  • 28,4 MHz – 1,29

  Pentru un transformator realizat manual sunt rezultate de care sunt foarte mulțumit. Adaptarea rămâne bună pe toată gama 40-10 m.

  
  
  
  
  

• Diagrama Smith

  Markerii sunt grupați aproape de centrul diagramei, ceea ce arată că impedanța este în mare parte rezistivă.

  Valorile măsurate au fost:

  • 7,1 MHz – 42,78 + j4,57 Ω
  • 14,2 MHz – 38,85 − j0,73 Ω
  • 28,4 MHz – 56,00 + j11,95 Ω

  La frecvențele joase și medii reactanța este foarte redusă, iar chiar și la 28 MHz transformatorul rămâne bine adaptat.

  
  
  
  
  

• Return Loss

  Return Loss-ul măsurat a fost:

  • 7,1 MHz – aproximativ -20,62 dB
  • între 14 și 30 MHz – în jur de -17...-18 dB

  Aceste valori arată că puterea reflectată este foarte mică și că transformatorul lucrează corespunzător pe întreaga gamă pentru care a fost proiectat.

  
  
  
  
  
  
  

---

Ce am învățat din acest proiect

Cel mai important lucru pe care l-am observat este că reglajele făcute înainte de montarea în carcasă nu garantează că rezultatul final va fi identic.

Chiar dacă PETG-ul este un material izolator, el influențează capacitățile parazite ale transformatorului și poate modifica răspunsul în frecvență suficient de mult încât să fie necesară o nouă reglare.

Din acest motiv recomand ca reglajul final al unui transformator să fie făcut numai după ce acesta este montat complet în carcasa în care va funcționa.

În cazul meu, o diferență de numai 10 pF la condensatorul de compensare a fost suficientă pentru a readuce răspunsul aproape de valorile dorite.

Concluzie

Experimentul mi-a confirmat încă o dată că în RF chiar și detaliile aparent nesemnificative pot influența rezultatul final.

Uneori câțiva milimetri de plastic sau câțiva picofarazi în plus sunt suficienți pentru a schimba comportamentul unui transformator broadband.

Următorul pas este montarea transformatorului pe antena EFHW și testarea lui în condiții reale, în trafic.

Dacă și voi ați observat modificări asemănătoare după montarea unui transformator în carcasa finală, mi-ar face plăcere să aflu experiențele voastre.

73! de YO6UI