Les baluns pour antennes par Jacky F6HKY

1. Autre principe de Balun/Unun
de 1,8 à 50MHz
Jacky Wiest
F6HKY
2013

2. Présentation:
Je souhaite connecter mon joli transceiver made in Japan à
une antenne à l’aide d’un Balun afin de coupler au mieux le
coax 50 ohm à l’antenne.
Mais aussi & surtout, je souhaite vivement utiliser ce Balun
pour adapter des antennes multibandes filaires symétriques
ou asymétriques:
Ex: Lévy, long fil, Hertz-Windom…
Eventuellement non résonnantes symétriques ou
asymétriques:
Ex: T2FD & autres trucs… dont les impédances ne
manqueront pas d’être différentes de 50 ohm.

3. Nous allons découvrir comment fabriquer quelques systèmes
d’adaptation simples mais efficaces sur 50 ohm.
Ndlr: Toutes les courbes de ROS décrites dans cette présentation
correspondent à un système de Balun/unun chargé en sortie par
une résistance non inductive.
Ex: Balun 1/1 R= 50 ohm
1/4 R= 200 ohm
1/9 R= 450 ohm
Préambule:
Habituellement, on symétrise une antenne accordée et/ou
adaptée sur coax 50 ohm avec des trucs du genre:

4. Un auto transfo Balun de courant 1/1 sur tore (ou autres
bidules!) câblé en auto-transfo avec 2 fils en main (Guanella)
pour des applications 50 Ohm comme ceci:
Avantages:
- Symétrie du dipôle
- Faible perte de transfert
- Large bande de fréquence
- Simple à réaliser
Inconvénients:
- Coupure du dipôle
- Continuité électrique entre le coax & la charge
- Et de fait, problème de bruit (QRN)

5. Ou un auto transfo Balun de tension 1/1 sur tore (ou autres
bidules!) avec 3 enroulements reliés ensemble:
Avantages:
- Tout à la masse
- Symétrie du dipôle
- Possibilité de modifier le rapport
d’impédance
Inconvénients:
- Pas simple à réaliser, beaucoup de spire
- 3 enroulements en main (torsadés ou pas)
- Bande passante limitée 3 à 30 MHz au mieux
- Continuité électrique entre le coax, la charge & la terre

6. Par ailleurs, j’ai trouvé quelques débilités(!) sur Internet entre
autres…
Comme ce truc pas bon(!):
Un Balun/Unun réalisé avec un tore Amidon en poudre de fer
ui=10 (T200-2 rouge)
Et encore, il s’agit d’un auto transfo…

7. Ou ce truc pas bon non plus(!):
Il s’agit d’un coupleur d’antenne symétrique d’après PA0FRI (3)
avec un Balun transfo large bande sur tore en poudre de fer
T200-2, T300-2…
Même le type 4C65 ne convient pas.
-
Principe de coupleur très simple & intéressant
Peut s’utiliser avec une charge symétrique ou asymétrique
Par contre, Balun pas simple à réaliser, beaucoup de spire
La perméabilité (trop faible) du Balun ui=10 ou 120 est inappropriée
De fait, on ne réalise pas de transfo large bande avec des tores
de faible perméabilité ! (type Txxx.2 ou 6 Amidon ou 4C6)

8. Pour corroborer ce que j’avance, voila 2 tests de transfo ou auto
transfo large bande réalisés avec des tores T200-2 & 6 relevés par
F1FRV (4).

9. Pour faire simple:
Le concept de ces Balun sur tore ne me branche pas du tout:
- Je ne veux pas de continuité électrique entre le coax et
l’antenne (et toc…)
- Je veux un vrai transfo d’impédance à sortie flottante sans
référence à la terre avec un primaire & un secondaire (pas
d’auto transfo)
- Si possible avec peu de perte (ben voyons…)

10. Changement de décor…

11. Une autre alternative:
J’ai cherché et après maints essais… Euréka et Youpi !
j’ai trouvé il y a 20 ans un principe de Balun transfo universel plus
simple.
Tel ce machin…
Il s’agit d’un principe
élémentaire de Balun
transfo 1/1 réalisé avec
2 tubes de ferrite type
43 d’origine « poubelle
informatique ».
Pour info: On trouve des
transfo similaires dans
les PA décamétriques
Push-pull larges bandes
à transistors.

12. Les avantages de ce transfo sont les suivants:
- Sortie flottante, pas de continuité électrique entre le coax &
l’antenne (réduisant le bruit QRN & retour HF)
- Sortie sans référence électrique à la terre
- Large bande (2 à 50 MHz)
- Petit, peu de cuivre, faible perte
- Utilisable sur charge symétrique/asymétrique
En résumé:
Tout pour plaire!

13. Caractéristiques du transfo:
- 2 tubes de ferrite juxtaposés de récupération « poubelle
informatique »
Diam. ext. 17 mm env.
Diam. int. 10 mm env.
Longueur 28 mm env.
- Ou 2 empilements de 5 tores
de ferrite FT82-43
- 2 fils 2,5mm² multibrin gaine
PVC, longueur 2x20 cm
- Sortie symétrique flottante 50 ohm
- Sortie possible asymétrique 50 ohm
- ui=850, type 43
- 2 à 50 MHz, 100 W HF
- Peu de cuivre, peu de perte
- Facile à réaliser

14. Estimation personnelle
du domaine d’utilisation
de différents matériaux
en ferrite (tube, tore…)
en fonction de la
fréquence, du type de
matériau, du nombre de
spires au primaire, la
section du fil.

15. Et avec ce truc, on réalise entre autre un…

16. - Balun/Unun 1/1
Graphique mini VNA de F4CLB (7)

17. - Balun/Unun à rapport variable commutable 1/1 à 1/9
(sortie 50 à 450 ohm)
Une astuce à essayer!…
Un dipôle 2x40m ou loop
80m de périmètre avec ce
transfo & sans coupleur…

18. - Coupleur d’antenne symétrique simple et efficace
2 à 50MHz & 100W HF

19. Ce système est tellement simple & efficace que j’ai réalisé un
coupleur symétrique vrai automatique
de 2 à 30MHz & 100W HF (réalisation F6HKY 1995)

20. Encore un exemple:
FT817 QRP
& coupleur manuel symétrique vrai
2 à 50MHz
1W à 100W HF
(réalisation F6HKY 2011)

21. Littérature, Internet, mesure:
• (1) « Réflexions sur un système de couplage HF » FC1BAE (Radio REF juin
1989)
• (2) « Adaptateur d’impédance pour antenne mobile 10 à 40m à accord
automatique » F6HKY (Mégahertz mag n°136 juin 1994)
• « Baluns & symétriseurs » F6AIX
• « Ferrites, Ununs & Baluns » ON5FM (NMRevue n°30 mars 2013)
• « Variations dans les ferrites de type 43 » ON5FD (QSP n°55 sept 2008)
• (3) pa0fri.home.xs4all.nl/ATU/Anttuners.htm#E (coupleurs symétriques)
• (4) f1frv.free.fr/main3c_Baluns.html (Balun à base de tube de ferrite)
• (5) sgcworld.com/PubInfoPage.html (Coupleur symétrique SG211)
• dl5swb.de/html/mini_ring_core_calculator.htm (Soft d’estimation de la
perméabilité (ui) des matériaux en ferrite)
• (6) miniradiosolutions.com/minivna (Outil de relevé de courbe de ROS,
perte…)
• (7) clbsite.free.fr/articles.php?pg=art4 de F4CLB (Soft de courbe de ROS,
perte…)

22. Suppléments

23. Evaluation des pertes de transfert de Balun transfo à rapport
variable commutable de 2 à 50 MHz.

24. Protocole de mesure:
-
Relevés réalisés avec le Mini VNA (6)
Graphique mini VNA de F4CLB (7)
Liaison tête-bêche des 2 Balun
Les pertes de transmission (T.L) mesurées sont à diviser par
deux. (Les 2 balun sont en serie. ) Ex: pour 1,89dB de perte
affiché devient 1,89/2 soit 1dB env. de perte par symétriseur!

25. - Balun 1/1
Entrée coax 50 ohm
Sortie 50 ohm symétrique

26. - Balun 1/2
Entrée coax 50 ohm
Sortie 100 ohm symétrique

27. - Balun 1/4
Entrée coax 50 ohm
Sortie 200 ohm symétrique

28. - Balun 1/6
Entrée coax 50 ohm
Sortie 300 ohm symétrique

29. - Balun 1/9
Entrée coax 50 ohm
Sortie 450 ohm symétrique

30. Autre exemple de
Balun/Unun transfo à
rapport variable réalisé avec
2 gros tubes de ferrite

31. Un exemple d’auto transfo Balun/Unun à rapport variable
sur tore FT125-43.
Je n’apprécie pas ce truc pour les raisons que je relate au début de la
présentation.
Ci-après quelques courbes significatives…

32. - Balun 1/1 (l’adaptation: Pfui!)
Entrée coax 50 ohm
Sortie 50 ohm symétrique

33. - Unun 1/4
Entrée coax 50 ohm
Sortie 200 ohm asymétrique

34. - Unun 1/9
Pour driver des «antennes miracles» (bouts de fil avec le
rendement/le prix dans le commerce qui va avec…)
Entrée coax 50 ohm
Sortie 450 ohm asymétrique

35. - Unun 1/16
Entrée coax 50 ohm
Sortie 800 ohm asymétrique

36. Cheminement de principe d’un coupleur classique en « L »
asymétrique (A) vers mon principe de coupleur symétrique vrai (E).
- Le principe (C) a fait l’objet d’un article de F6HKY paru dans
Mégahertz magazine (2).
- Le principe (D) est similaire (L & C inversés) au coupleur
symétrique SG211 de SGC (5) et coupleur symétrique récent de
PA0FRI (3).
- Le principe (E) est l’aboutissement du coupleur que j’utilise
depuis plus de 20 ans pour driver des antennes.

37. Les avantages de mon principe:
- 2 variables LC simples soit 1 CV & 1 self variable (roulette,
commutée…)
- Sortie flottante, donc sans référence à la masse ou terre
- Balun transfo simple à réaliser avec 2 tubes de ferrite, peu de
cuivre, peu de perte
- Large bande 2 à 30 MHz voire 50 MHz (si la self L le permet..)
Inconvénient:
- …

38. Un exemple vu chez SGC (5) qui se rapproche du principe (D):
Coupleur symétrique automatique SG211 à Balun transfo 4/1.
Avantage:
- Sortie flottante
- Transfo réalisé avec 2 tubes de Ferrite
Inconvénient:
- C’est pas vraiment symétrique (j’ai déjà testé ça en
d’autre temps…)

39. Autre principe de coupleur symétrique par F9NG:
Coupleur symétrique (un classique du genre) réalisé avec un
Balun auto transfo de tension 1/1 symétrique & 2 variables
(self, CV 2 cages).
Avantage:
- La symétrie
Inconvénients:
- Masse connectée à l’antenne
- Sortie pas flottante
- CV double cage isolé
- Balun auto transfo de tension
complexe à réaliser

40. FC1BAE (1) réalise un système symétrique à sortie flottante avec
un Balun transfo:
(c’est déjà mieux…)
Avantages:
- La symétrie
- Sortie flottante
Inconvénients:
- Le transfo est réalisé avec
un tore 4C6 (ui=120)
- Masse commune entre
coax & antenne
- CV double cage