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Hoy les presento un artículo muy interesante y que origina MUCHAS preguntas, me refiero a cómo elegir un Balún / UNUN o un CHOKE y cuando usar uno o el otro.
Es un artículo original de EB4HRA quien además de contar con una amplia experiencia en antenas, se ha especializado en sistemas de adaptación de impedancias y supresión de corrientes de superficie. Sin más, les presento su artículo…
Existen distintos factores que nos determinarán la elección. En este apartado vamos a analizarlos:
1. Tipo de antena
La primero condición a la hora de elegir el balún / 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 mono banda
- Dipolos
- Multibanda
- Delta
- Quad
- Windom
- T2FD
- Yagi
- Logarítmico-periódicas
- Morgain
- Moxon
- Doble Bazooka
- Hex-Beam
- xBeam
- Loop
Ejemplos de antenas no balanceadas:
- Mono polos 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 de plano de tierra mediante conexión con una estaca al suelo, con radiales, con malla metálica u otras contra-antenas da lugar a diferentes impedancias para un mismo sistema radiante.
2. Balún de corriente o de tensión
En todas las instalaciones en las que necesitemos un balún, elegiremos siempre un balún de CORRIENTE, porque consiguen 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 la conductividad del terreno.
Conocer dicha impedancia, al menos de manera aproximada, es un dato esencial para continuar con el proceso de elección del balún/unun.
En el caso de las antenas balanceadas, existe otro factor importante que nos determinará el valor de la impedancia y es su punto de alimentación. En efecto, una antena tipo dipolo no tiene la misma impedancia si es alimentada en su punto central (antenas simétricas) o si este punto se desplaza hacia uno de los dos ramales (antenas asimétricas, como en el caso de las antenas Windom).
En el caso de las Delta ocurre algo similar: no se obtiene la misma impedancia si el punto de alimentación está en un vértice o si lo está en uno de los lados del triángulo.
Conocer el valor de la impedancia de la antena que vamos a usar nos va a determinar cuál es la relación de transformación más adecuada para nuestro balún/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 es así. Lo explicaré con dos ejemplos:
Ejemplo 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 REAL de la impedancia en el punto de alimentación.
Ejemplo 2. Antena de hilo portable de 10m, montada en caña de pescar y con plano de tierra simulado con estaca 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 (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 nominal, por ser variable.
¿Qué podemos hacer?
En el caso de la Delta podríamos realizar una simulación con algún programa 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 caña de pescar, salvo para montajes muy específicos (instalaciones fijas con impedancias conocidas o acopladas en la base de la antena), utilizaremos el UNUN en la base y un acoplador (TUNER) en el lado del transceptor. Cuando usemos hilos cortos (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 la baje todavía más y nuestro tuner no sea capaz de hacer su función (sobre todo los acopladores internos). En el caso de los hilos 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 balún/unun sobre las potencias máximas a utilizar se expresan con referencia a la potencia de pico de la envolvente (PEP, en watts). Esta es la potencia que podemos considerar máxima para transmisión en banda lateral única (SSB). Para usarse con modulaciones de portadora continua (CW, AM, FM) debemos 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 mono banda en V invertida para 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 balún 1:1 de corriente. Sin embargo, la utilización de ese dipolo en otras bandas (con túner), puede generar altas tensiones en el punto de alimentación. Para estas situaciones debemos optar por reducir la potencia de transmisión, o bien, utilizar un balún 1:1 que pueda soportar más potencia de la que tenemos pensado transmitir (dejar un margen de protección).
Importante: los balún 1:1 NO deben ser usados con dipolos de media 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 ohm, generando muy altos voltajes que pueden superar la tensión de ruptura entre espiras o excesivo calentamiento en el material ferromagnético. En el ejemplo anterior, si el dipolo de 40 mts fuera utilizado en la banda de 20m tendríamos esta situación de operación en el segundo armónico. Y debe evitarse este tipo de uso. Que es muy común entre varios radioaficionados SIN EXPERIENCIA.
5. Ajuste de la antena
Este es un aspecto muy importante, directamente asociado con la relación de transformación necesaria para el balún/unun. La lógica nos dice que, conocidas la impedancia de la antena y del cable coaxial, podemos deducir la relación de transformación que necesitamos para nuestro balún/unun. Este valor será solo una guía, 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. El entorno y la altura respecto al suelo afectan decisivamente 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 balún/unun con la relación de transformación adecuada, debemos realizar un ajuste de la antena, que puede incluir cambios en la longitud de la misma, en su altura, en el ángulo entre ramales (si es dipolo), en el punto de alimentación, etc. El ajuste nos dejará la instalación en condiciones de trabajo óptimas.
6. Tabla de orientación
Teniendo en cuenta todo lo anterior y las medidas de campo realizadas en distintas instalaciones, sugiero los siguientes balún/unun para los ejemplos de antenas en la siguiente tabla:
| ANTENA | BALUN/UNUN | COMENTARIOS |
| DIPOLO MONOBANDA en V invertida (alimentación central) | BALUN 1:1 DE CORRIENTE | El ajuste del ángulo entre los brazos permite obtener un mínimo de ROE en función de la frecuencia. |
| DIPOLO MULTIBANDA con bobinas trampa (alimentación central) | BALUN 1:1 DE CORRIENTE | La antena instalada debe tener una impedancia próxima a los 50 ohm resistivos en todas las bandas para su utilización sin túner. |
| 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; con cuatro lados iguales) | BALUN 2:1 DE CORRIENTE | Si la antena 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 balún de corriente que tolere variaciones en la impedancia. Para alturas de más de 18m, instalar un balún 6:1. Para alturas inferiores a 18m, instalar un balún 4:1 |
| Antena YAGI | CHOKE/BALUN 1:1 DE CORRIENTE | Los modelos clásicos de Yagi tienen una impedancia inferior a 50 ohm. El choke se instala entre el sistema de adaptación y el cable coaxial, para equilibrar corrientes del elemento excitador. 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 voltajes superiores en el punto de alimentación. Deberá utilizarse acoplador (túner). |
| Mono polo vertical de 10m con estaca en el suelo (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 o 9:1 | La impedancia dependerá de la frecuencia de trabajo, pero tendrá gran influencia la tierra o contra-antena utilizada. Con excepción de una antena MONOBANDA, en el resto deberá utilizarse acoplador. |
Espero que esta importante información práctica proporcionada por EB4HRA les sea de utilidad a la hora de realizar una nueva instalación de sus sistemas de antenas.
Como siempre, nos vemos en el próximo artículo.
73’s de Miguel Dario XE2UD
