{"id":1816,"date":"2017-08-20T20:33:27","date_gmt":"2017-08-20T18:33:27","guid":{"rendered":"http:\/\/www.iz2zph.eu\/?p=1816"},"modified":"2017-11-02T14:12:20","modified_gmt":"2017-11-02T13:12:20","slug":"balun-guanella-parliamone","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.iz2zph.eu\/?p=1816","title":{"rendered":"Balun Guanella…. parliamone"},"content":{"rendered":"

************* LAVORI IN CORSO ******************<\/strong><\/em><\/p>\n

Balun Guanella, balun in corrente, bla bla bla tutti ne parlano.<\/p>\n

Senza entrare troppo nel teorico cerchiamo di capirne di pi\u00f9 per sfruttarlo al meglio e quando veramente \u00e8 necessario impiegarlo. George Guanella nel 1944 teorizz\u00f2 la realizzazione di trasformatori avvolti in linea di trasmissione, per ottenere anche l’effetto di “strozzare” (choke) le correnti di modo comune. Il tutto \u00e8 stato ripreso ed ampliato in seguito da Jerry Sevick W2FMI (SK)<\/p>\n

L’elemento di base da cui partire \u00e8 il Trasformatore a Linea di Trasmissione (Transmission Line Transformer o TLT all’inglese) che Guanella defin\u00ec “Bulding Block” con rapporto 1:1<\/p>\n

Il TLT trasferisce l’energia tra il suo ingresso e l’uscita attraverso una linea di trasmissione e non tramite flusso magnetico come avviene nei trasformatori tradizionali. Per questo motivo il TLT ha una maggiore larghezza di banda ed una efficienza maggiore rispetto ad altre soluzioni. Utilizzando un nucleo di materiale adeguato e opportunamente dimensionato e con una impedenza di linea prossima ai 100 ohm, \u00e8 possibile ottenere bande passanti di circa 100 Mhz ed alte efficienze di oltre il 90% per rapporti di trasformazione compresi tra 1:2 e 1:16. Inoltre, per le caratteristiche di efficace trasformatore di isolamento, \u00e8 possibile convertire un balun in un-un con un riferimento a massa anzich\u00e8 flottante.<\/p>\n

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Guanella Bulding Block<\/figcaption><\/figure>\n

E’ realizzato avvolgendo una linea bifilare (due conduttori affiancati isolati o smaltati) o coassiale su di un nucleo in ferrite (non in polveri di ferro). Questo tipo di costruzione permette di ottenere una banda passante molto estesa ma soltanto per un numero molto limitato e finiti di rapporti di trasformazione. L’elemento di base \u00e8 da considerare a tutti gli effetti un trasformatore 1:1. Il trasformatore \u00e8 bilanciato per costruzione e rimane tale se i due capi rimangono flottanti rispetto a massa<\/p>\n

Tipicamente \u00e8 possibile ottenere i valori di 1:1 , 1:4, 1:9, 1:16 e con qualche “trucco” 1:6 e 1:12. Il tipo di materiale utilizzato come supporto influisce sia sull’induttanza che sul fattore di merito (o “Q”). La \u00a0scelta del corretto mix nel toroide \u00e8 fondamentale per ottimizzare la risposta nella banda di maggior interesse.<\/p>\n

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trasformatore 1:4<\/figcaption><\/figure>\n
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Una linea bifilare realizzata con due conduttori isolati \u00a0paralleli ed affiancati, sullo stile della classica piattina bicolore rossa e nera con una sezione di circa 0.5mmq ha una impedenza di 100 ohm. L’elemento di base avvolto di cui si \u00e8 parlato sopra ha quindi una impedenza tipica di base di 100 ohm. Utilizzando un cavo coassiale anzich\u00e8 una linea bifilare, l’impedenza sar\u00e0 quella tipica del conduttore ( 50 o 75 ohm). Variando la spaziatura tra i conduttori bifilari \u00e8 possibile aumentare l’impedenza a 100 e 200 ohm. Oltre pur essendo possibile, diventa di difficile realizzazione meccanica. La soluzione pi\u00f9 comune utilizzata per spaziare i conduttori \u00e8 inserirli in un tubetto di silicone o teflon di diametro variabile, in quanto la distanza critica \u00e8 quella tra il centro dei conduttori, non quella tra le guaine. La formula per calcolar ela separazione in funzione dell’impedenza \u00e8<\/p>\n

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dove D \u00e8 la distanza tra i conduttori , d il diametro degli stessi, \u00a0Z \u00e8 l’impedenza della linea,\u00a0Z<\/i>0<\/sub>\u00a0\u00e8 la costante dell’impedenza in aria (circa 377\u00a0\u03a9), \u03b5r<\/sub><\/i>\u00a0\u00e8 la costante dielettrica (tipica 1.00054).<\/p>\n

In condizioni normali la separazione\u00a0D<\/i>\u00a0\u00e8 superiore al diametro del conduttore\u00a0d<\/i>\u00a0quindi risulta pi\u00f9 pratico utilizzare le seguente<\/p>\n

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\"{\\displaystyle<\/span><\/dd>\n<\/dl>\n

infatti con una separazione di 3mm ed un diametro di 1 mm si ottiene una linea prossima ai 200 ohm desiderati<\/p>\n

Normalmente la spaziatura si regola infilando i conduttori in tubetti di teflon o silicone di diametro esterno opportuno. Utilizzando filo di rame smaltato anziche isolato e mantenendo i conduttori accostati, si ottiene una linea di trasmissione di impedenza prossima ai 50 ohm. Quindi un choke 1:1 per linea a 50 ohm si pu\u00f2 ottenere sia avvolgendo cavo coassiale su un toroide che utilizzando un bifilare in rame smaltato. In entrambi i casi nel caso di installazione al’aperto ricordarsi contenitore e connessioni stagne!<\/p>\n

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Gli elementi di base sono quindi un trasformatore in linea di trasmissione (1:1 per semplicit\u00e0) con un valore di impedenza noto (tipicamente da 100 a 200 ohm). Il trasformatore avvolto con cavo coassiale o filo nudo \u00e8 il classico choke in corrente, di cui si \u00e8 gi\u00e0 discusso. Realizzato come sopra indicato, il trasformatore oltre ad annullare o ridurre le correnti di modo comune e avere una ampia banda passante, compatibilmente con il materiale utilizzato, non crea eccessive saturazioni nei nuclei magnetici, che in ogni caso devono comunque essere opportunamente dimensionati.<\/p>\n

Un trasformatore in corrente realizzato con il metodo Guanella combina due o pi\u00f9 “moduli” per ottenere il rapporto di trasformazione di impedenza desiderato.<\/p>\n

Basiamo il ragionamento sul singolo elemento bifilare da 100 ohm avolto con cavo isolato<\/p>\n

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  1. collegando due trasformatori con primario e secondario in parallelo (100 + 100 ohm ovvero 50 ohm) ottenendo quindi un classico 1:1\n

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    Guanella 1:1<\/figcaption><\/figure><\/li>\n
  2. collegando due trasformatori con il primario in parallelo (100 + 100 ohm ovvero 50 ohm) e secondario in serie (100 + 100 ohm ovvero 200 ohm) si ottiene 50\/200 quindi 1:4\n

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    Guanella 1:4<\/figcaption><\/figure><\/li>\n<\/ol>\n
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    Con la linea a 100 ohm e ragionando su di una impedenza tipica di 50 ohm le combinazioni terminano, a meno di non dover lavorare su valori intermedi. Per rapporti di trasformazione superiori \u00e8 necessario aumentare l’impedenza del trasformatore di base.<\/p>\n

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    1. per realizzare un trasformatore 1:9 necessario ad adattare una linea da 450 ohm ad una da 50 ohm servono tre nuclei di impedenza 150 ohm cablati con primari in parallelo (50 ohm) e secondari in serie (450 ohm). Come detto sopra la linea a 150 ohm si ottiene spaziando i conduttori di circa 1.8 mm.\n

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      guanella 1:9<\/figcaption><\/figure><\/li>\n<\/ol>\n

      Per valori ancora superiori l’impedenza va ulteriormente aumentata. Per un 1:16 servono 4 nuclei con impedenza di 200 ohm (circa 3mm di separazione) sempre connessi primario parallelo (50) secondario serie (800)<\/p>\n

      Come si vede le combinazioni non sono infinite e dipendono da scelte anche meccaniche e di progetto.<\/p>\n

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      Combinando i singoli elementi in modo particolare \u00e8 possibile avere rapporti diversamente non ottenibili. Ad esempio combinando due trasformatori 1:4 collegati in modo incrociati si ottiene un trasformatore 1:6 (50->300)<\/p>\n

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      guanella 1:6<\/figcaption><\/figure>\n

      Altra soluzione per valori particolari possono essere realizzati soltanto con trasformatori composti da un elemento in tensione oppure di tipo un-un ed un elemento guanella in corrente (1:1 o 1:4) oppure con particolari configurazioni<\/p>\n

      ad esempio :<\/p>\n

      il 1:6 pu\u00f2 anche essere realizzato combinando \u00a0un 1:4 guanella con un-un 1.56:1<\/p>\n

      il 1:12 \u00e8 un 1:9 guanella accoppiato con un un-un 1.33:1 settifilare (brutta definizione per un avvolgimento realizzato con sette conduttori paralleli)<\/p>\n

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      1:12 composito<\/figcaption><\/figure>\n
      \"\"
      1:12 commerciale<\/figcaption><\/figure>\n

      altri valori possono essere ottenuti anche sfruttando prese intermedie sugli avvolgimenti oppure convertendo un balun in un-un (esempio un trifilare 1:2.25)<\/p>\n

      \"\"
      1:2.25<\/figcaption><\/figure>\n
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      I trasformatori di tipo guanella per definizione sono realizzati per un unico rapporto di trasformazione. L’unica combinazione che consente di ottenere un doppio valore \u00e8 il caso dell’1:4 che con la trasformazione del secondario da serie a parallelo, si trasforma magicamente in 1:1. E’ una soluzione usata spesso per basse potenze per la cui realizzazione serve soltanto un commutatore doppio adeguato. In questa configurazione e per potenze sotto i 100w \u00e8 possibile utilizzare nuclei di dimensione ridotta (misura 82 o 100) o meglio ancora binoculari.<\/p>\n

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      doppio 1:4 e 1:1 in posizione 1:4<\/figcaption><\/figure>\n
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      Nel caso di impiego in un balun, il secondario diventa sbilanciato e non pi\u00f9 flottante. Nonostante la realizzazione in corrente, in casi particolari (windom ad esempio) potrebbero verificarsi dei disadattamenti per la formazioni di correnti di modo comune provocate dalla massa sul secondario. In queste situazioni si rende necessario combinare il balun primario con un secondo elemento sempre in corrente questa volta di tipo 1:1 e che per ragioni meccaniche potrebbe essere un W2DU oppure il classico coassiale avvolto su toroide.<\/em><\/p>\n

      Un balun Guanella 1:4 \u00a0pu\u00f2 essere realizzato sia su uno che su due toroidi. Si risparmia un elemento magnetico ma:<\/em><\/p>\n