MULTI

(13 mei 2004)De hier beschreven multi-impedantie transformatoren werden ontworpen om op experimentele wijze de impedantie van bepaalde antennes te bepalen. Zoals iedereen weet heeft een verticale antenne geen impedantie van exact 50 Ω de impedantie ligt eerder rond 75 Ω. Idem voor bv. een quad antenne, waarvan de impedantie ca. 100 Ω bedraagt. Een andere toepassing is het gebruik bij de ingang van een versterker om de impedantie aan te passen van TX naar versterker. Bij deze kan men deze impedantie-omvormers eveneens gebruiken om bv. 75 Ω hardline coaxkabel (distributiekabel) om te zetten naar de 50 Ω impedantie van de antenne/tx.

RINGKERNEN

Welke ringkernen zijn voor ons doel geschikt? Ringkernen kunnen in twee groepen worden ingedeeld op basis van hun samenstelling: de gekleurde poederijzer-kernen (op basis van carbonyl-ijzer of waterstof-gereduceerd ijzer) en ferrietkernen (niet op basis van "ferro" = ijzer, maar van nikkel-zink of mangaan-zink). Vanuit ons standpunt zijn ferriet-ringkernen beter omdat er minder wikkelingen nodig zijn om een breed frequentiegebied te bestrijken, bv. 1,5 tot 30 MHz.

Bruikbare poederijzer-ringkernen:

T = poederijzer, daarna volgt de diameter in inch, het laatste getal is een materiaalnummer; de kleur van de ringkern vergemakkelijkt de identificatie. AL is een maat voor de zelfinductie uitgedrukt in µH per 100 windingen (poederijzerkernen) of mH per 1000 windingen (ferrietkernen).

Bruikbare ferriet-ringkernen (FT = ferriet) :

FT114-43 met een AL van 603
FT240-43 met een AL van 1239

Andere types, zoals met materiaal 61, zijn eveneens bruikbaar:

FT114-61 met een AL van 79,3
FT240-61 met een AL van 171

BEREKENING VAN EEN IMPEDANTIETRANSFORMATOR

Als algemene ontwerpregel voor de zelfinductie bij transformatoren geldt: de inductieve reactantie XL moet op de laagste frequentie viermaal de op de wikkeling aangesloten impedantie bedragen. In andere woorden: bij 50 Ω aangesloten impedantie op de primaire wikkeling, moet XL 200 Ω bedragen op 1,8 MHz.

L = XL / 2πf

De zelfinductie moet dus 200/(2x3,14x1,8x10^6) of 18 µH bedragen.

Verder geldt voor ferrietkernen:

N: het aantal windingen
L: de zelfinductie in mH
AL: de zelfinductie van de ringkern in mH per 1000 windingen

Bijvoorbeeld: om een zelfinductie van 18 uH te bekomen op een ferrietkern FT240-61 met AL 171 zijn er iets meer dan tien windingen nodig.

Opgelet: voor poederijzerkernen luidt de formule voor het aantal windingen:

N: het aantal windingen
L: de zelfinductie in µH
AL: de zelfinductie van de ringkern in µH per 100 windingen

EEN PRAKTISCH VOORBEELD

De impedantietransformator met een ferriet-ringkern

Ik ben begonnen met een ringkern van het type FT240-61 (zie figuur 1), met een AL factor van 171.

Merk op dat wanneer men twee ringkernen combineert tot een "oversized" kern, bijvoorbeeld door ze opeen te leggen en vast te kleven met plakband, de AL-waarde verdubbelt voor alle types ringkernen.

We wensen een frequentiebereik van 1,8 tot 30 MHz en een XL van 200. Volgens de hiervoor beschreven formules zijn er tien windingen nodig (18 µH voor 1,8 MHz). Die wikkelen we bifilair en gelijkmatig verdeeld over de volledige omtrek van de ringkern.

De ene SWR-brug is de andere niet. Het kan perfect dat uw SWR-brug een iets andere waarde aanduidt dan deze op de TX bijvoorbeeld. Dit heeft echter niets te maken met de gebouwde trafo.

Hou de verbindingen naar de antenne steeds kort.

Test met een 50 Ω dummy load zodat je via de SWR-meting de impedantie kan afleiden.

Pas voor hoge vermogens ringkernen met voldoende grote afmetingen toe (FT114, FT240, T225A-2) of monteer twee ringkernen opeen (bv. T200), dit om verzadiging, opwarming en splijting van de kern te voorkomen.

Gebruik bij hoge vermogens teflondraad voor de primaire winding, of isoleer beide windingen extra zorgvuldig d.m.v. plakband, zodat er geen overslag kan optreden.

Andere ringkernen (kleine of grotere) zijn ook perfect bruikbaar en met bovenstaande formules kan je alles eenvoudig berekenen. Maar bij kleinere ringkernen moet je rekening houden met het gebruikte vermogen (ook in de toekomst).

De beschreven impedantietrafo's zijn van het unbalanced/unbalanced (unun) type. Wanneer de juiste impedantie is bepaald kan je best een 1/1 balun rechtstreeks aan de un/un solderen (voor antennes dan). In een volgend artikel geef ik een paar praktische voorbeelden van 1/1 en 1/4 baluns die men zelf kan wikkelen.