martes, 1 de mayo de 2018

HILO LARGO HF, UNUN 9:1 Y CARTUCHO

ANTENA DE HILO LARGO Y CARTUCHO PARA UNUN 9:1


Por: Ing. Ramón Miranda, YY5RM ( ramon.miranda811@hotmail.com )

Saludos Colegas. En el presente artículo se explica la teoría básica e ideas para construir antenas de hilo largo, con su debido autotransformador Unun 9:1 y cartucho protector del mismo.

TEMAS
  •           Presentación e implementaciones de antenas de hilo y de hilo largo.
  •          Teoría básica relacionada al Unun.
  •          Construcción del Cartucho y Unun de relación 9:1.
  •          Aisladores.
  •          Comentario final.


ANTENAS DE HILO Y DE HILO LARGO.

Las antenas de hilo largo, como su nombre lo indica, consisten en un hilo conductor generalmente de longitud aleatoria, preferiblemente superior o igual de 1/2 λ, extendido en forma  horizontal, vertical o diagonal, de trayectoria rectilínea o irregular.  El cual es acoplado en uno de sus extremos (donde la impedancia y voltaje RF son máximos) hacia la línea coaxial, mediante un autotransformador para RF denominado “unun” de relación 9:1 (600  50  ó 450  50 ).

Es la antena preferida por Radioescuchas, económica, ideal para espacios mal distribuidos y fácil de instalar. En estaciones de Radioaficionados es posible usarla como antena receptora auxiliar, permitiendo monitorear todas las bandas HF, especialmente en concursos, cuando se dispone de dos o más equipos de radios HF.  Para transmitir se requiere equipo o dispositivo acoplador.

Si se instalarla al estilo slooper (diagonal), conformando ángulos de 120° (visto desde arriba) con respecto a los brazos de cualquier antena Dipolo HF en V invertida, permite mejorar la estabilidad del tubo mástil y darle mayor resistencia a vientos de altas velocidades.

EJEMPLOS DE HILO LARGO HF

PREPARACIÓN DEL TUBO MÁSTIL, PARA ADICIONAR HILO LARGO HF SLOOPER


Este estilo diagonal, en HF de bajas frecuencias, con λ mayores 20 metros, típicamente el unun se acopla en el extremo superior del hilo de antena, mientras que en bandas desde 10 hasta 20 metros, resulta mejor acoplar desde el extremo inferior de la misma.

También es posible usar tubo rígido vertical, telescópico, de longitud fija o variable.



TEORÍA BÁSICA RELACIONADA AL UNUN

El unun es un autotransformador para RF, compuesto de tres bobinas enrolladas en un núcleo (de aire, ferrita o polvo de hierro) y conectadas en serie, cuya función principal es acoplar la alta impedancia existente en uno de los extremos del hilo conductor de antena, con respecto a la impedancia característica de la línea coaxial y equipo transceptor.

La relación de conversión de impedancias 9:1 en el unun (675 Ω ↔ 75 Ω ó 450 Ω ↔ 50 Ω) lo determina el cuadrado de la relación existente entre el número de espiras de sus devanados (N2), es decir, si el número de espiras  en el devanado lado antena, es tres veces el número de espiras del devanado lado línea coaxial (N= 3), entonces N2 es; 32 = 9.

La relación entre el número de espiras (N = 3), a su vez determina la relación entre corrientes y voltajes RF. Sabiendo que la potencia es la misma en ambos devanados,  si el voltaje RF es multiplicado por 3 en uno de sus devanados, entonces para el mismo devanado la corriente se divide entre 3 y viceversa.
CONVERSIONES EN UNUN 9:1

El extremo común o cero voltios del unun 9:1, se conecta a tierra (verde) y a la malla de la línea coaxial. El extremo de alto voltaje se conecta al hilo de antena (rojo*). El primer tap o primera derivación de bajo voltaje, se conecta a la línea coaxial (verde* / azul o gris).


UNUN 9:1 PARA HILO LARGO:

Para mejorar el acoplamiento y en aplicaciones especiales, de ser necesario, es posible modificar la relación de conversión del unun, agregando o eliminando espiras de sus devanados, adicionando derivaciones e incluso sumando una cuarta bobina. Ejemplos:

UNUN MULTIPLE PARA HILO LARGO:

Ejemplo de construcción artesanal de unun o balun de bobinas con taps o derivaciones centrales (las bobinas con derivaciones centrales, preferiblemente se comienzan a enrollar desde el centro de las mismas):





El unun se puede construir con núcleo de aire, ferrita o polvo de hierro y en forma lineal o toroidal. El número de vueltas (espiras) del alambre depende principalmente de la permeabilidad del núcleo (multiplica la inductancia), diámetro, separación entre espiras, frecuencia, entre otros.

NÚCLEOS TOROIDALES:

Los núcleos de ferrita requieren mayor número de espiras que los de polvo de hierro y generalmente responden en todas las bandas HF. En núcleos de polvo de hierro se requieren menor número de espiras pero generalmente su respuesta desmejora en frecuencias mayores de 10 Mhz (típicamente el fabricante difiere sus características mediante el color de la pintura). Los núcleos de aire no tienen límite de frecuencia pero generalmente requieren 10 veces más número de espiras que los de ferrita.

Los unun 9:1 para bandas HF 80 y 40 metros, típicamente se construyen bobinando de 8 a 14 espiras de tres alambres paralelamente enrollados de forma uniforme, en núcleo toroidal de polvo de hierro.

En la imagen siguiente izquierda, se muestra un unun 9:1 para bandas HF desde 10 hasta 30 metros, con núcleo toroidal de ferrita (de siete espiras en los tres grupos de alambres), en una prueba donde sencillamente se conecta una carga ficticia compuesta de 9 resistencias de 50 Ω cada una (en serie = 450 ) y se aplica RF desde un equipo transceptor CB 11 metros, en el cual se comprueba el 1.0 ROE mediante su mismo medidor ROE incorporado. A la derecha, un ejemplo avanzado de pruebas.  La gráfica muestra el estudio de ROE, realizado a un unun 9:1 para bandas HF 80 ↔ 20 metros, construido con núcleo de polvo de hierro, de excelente calidad.

PRUEBAS DEL UNUN 9:1

RESPUESTAS DE UNUN 9:1 DE CONSTRUCCIÓN ARTESANAL:



CONSTRUCCIÓN DEL CARTUCHO Y UNUN
MATERIALES A USAR (CARTUCHO):
·       Un anillo PVC de 2 pulgadas de diámetro.
·    Dos tapas ciegas PVC de 2 pulgadas cada una. Se puede usar una tapa ciega y la otra de visita (roscada).
·       Un conector hembra para cable coaxial, con tornillos y tuercas adecuadas.
·      Un tornillo de bronce, cobre o acero inoxidable, con doble tuerca y diámetro adecuado para conectar el hilo de antena.
·       Dos tornillos tirafondos cortos, usados como prisioneros de tapa inferior.
·       Una abrazadera pequeña tipo “U” con doble turca (se puede usar un perrito para guayas).
·       Dos terminales soldables, tipo ojo u horquilla.



MATERIALES REQUERIDOS PARA EL UNUN DE RELACIÓN 9:1
·         4  metros de alambre de cobre esmaltado.
·         6 a 10 anillos de fundas de fibra de vidrio o chaqueta de cable.
·         Un núcleo toroidal de ferrita o polvo de hierro.
·         Cinta adhesiva de fibra de vidrio o teipe plástico.


CONSTRUCCION DEL UNUN 9:1
  1.        Preferiblemente aplicar cinta adhesiva de fibra de vidrio en la zona de conexiones, o envolviendo totalmente al toroide, esto con la finalidad de mejorar el aislamiento entre las conexiones y el núcleo.
  2.         Dependiendo del núcleo disponible, diámetro de alambres y rangos de frecuencias, bobinar de 6 a 14 espiras de tres hilos paralelos de alambre de cobre esmaltado alrededor del núcleo toroidal.  Si existe incertidumbre respecto a la longitud de los alambres, para evitar pérdida de éste, también es posible enrollar cada bobina por separado, como se indica en la imagen.


   3Al enrollar, es necesario tensionar suficientemente los alambres de cobre (cuidando no dañar el esmaltado), de manera que no queden ondulados y abracen al núcleo toroidal con la menor distancia posible en toda su trayectoria. Los anillos de fundas de fibra de vidrio (o forro de cable coaxial) permiten mantener los tres alambres uniformemente unidos en toda su trayectoria.

24. Las conexiones deben ser lo más cortas posibles, evitando cruzar los alambres que no tienen conexiones entre ellos (en especial los terminales de polaridades contrarias). Es importante retirar bien el esmalte de los alambres en los puntos de conexiones y estañado, soldar los terminales y conector hembra al Unun.
15. Luego de concluir las pruebas, se sugiere proteger parcial o completamente al unun, mediante cinta adhesiva de fibra de vidrio, o cualquiera para altas temperaturas. 



CONSTRUCCIÓN DEL CARTUCHO PARA UNUN 9:1

11. Taladrar la tapa ciega con mechas adecuadas para fijar el conector hembra de la línea coaxial. El terminal de tierra del unun se conecta en uno de los tornillos que fijan a dicho conector.

22.  En el anillo PVC de 2 pulgadas, por un extremo se introduce y aplica pegamento a la tapa de visita (rosca) y por el otro extremo se introduce el conjunto tapa ciega-unun y fijar (sin pegamento) con tornillos prisioneros, cuidando que no lleguen hasta el unun.


13.Taladrar la tapa roscada de visita para fijar la abrazadera “U” que colgará al cartucho (aplicar pegamento para evitar que entre agua de lluvia).
24. Taladrar el cartucho para colocar el tornillo de bronce con doble tuerca y fijarlo conjuntamente con el terminal de la salida del unun que conecta al hilo de antena (por dentro del cartucho). Dicho tornillo fijará el alambre de antena (o tubo rígido) por la parte de afuera del cartucho.
35.  Colocar una tuerca adicional en uno de los tornillos que fijan al conector hembra del cable coaxial, esto con la finalidad de conectar cable de tierra.





AISLADORES PARA ANTENA DE HILO LARGO

Es posible usar aisladores de cualquier material no conductor y de diversas formas, pero para mejorar la estética de la antena, se sugiere construir los aisladores explicados a continuación.

Se construyen con tubos PVC para agua caliente de 3/4 de diámetro, dos tapas para tubo PVC de 3/4 en los extremos, con sus debidas alcayatas (doble tuerca cada una) y tornillos prisioneros.

Según el tensionado y peso del hilo de antena, se sugiere colocar mayor número de tornillos prisioneros por cada tapa PVC.




PARA FINALIZAR

Este y muchos artículos similares que he escrito, son de libre uso, eventualmente son modificados y la última actualización siempre estará disponible para descargar desde www.qrz.com (YY5RM en el buscador), o directamente desde https://www.qrz.com/db/YY5RM   


Ramón Miranda YY5RM
Instructor de electrónica en el Radio Club Venezolano.

Enlace para descargar el archivo, en formato pdf
Actualizado el 24-09-2017):

2 comentarios:

  1. Excelente y profunda explicación! Muchas gracias por compartirla!!!
    ´73 DX

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  2. Sr. Ramón Miranda le quiero agradecer por desarrollar con tanta claridad el contenido y anexar la práctica concluyente que sustenta la famosa teoría.
    Le comento que me he quedado helado con el primer detalle de unun 9:1
    Es que veo las referencias de tensión y las comprendo ya que la antena es un generador y las bobinas son receptores, la tensión se reparte entre los elementos de la serie. Mientras que me cuesta pensar que pueda circular distinta corriente como expresa en la gráfica. Tendría algún detalle para aclarar mi duda.
    Muchas gracias.

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