Οι απώλειες στους μετασχηματιστές UnUn στα βραχέα κύματα (HF) οφείλονται κυρίως στις προδιαγραφές του υλικού του φερρίτη, στην ισχύ εκπομπής, καθώς και στη σύνθετη αντίσταση της κεραίας και της γραμμής μεταφοράς. Σχετίζονται δηλαδή άμεσα με τη μαγνητική διαπερατότητα του υλικού του πυρήνα και τη συχνότητα λειτουργίας.
Όταν
η συχνότητα σε συνδυασμό με την υψηλή ισχύ οδηγήσει τον πυρήνα σε μαγνητικό
κορεσμό, αναπτύσσεται έντονη θερμότητα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την
εμφάνιση σημαντικών απωλειών και τη μειωμένη μεταφορά RF ισχύος προς την
κεραία.
Οι απώλειες αυτές επιδεινώνονται όταν υπάρχει
κακή προσαρμογή σύνθετων αντιστάσεων μεταξύ γραμμής τροφοδοσίας και κεραίας.
Στην περίπτωση αυτή δημιουργούνται ανακλάσεις σήματος, οι οποίες προκαλούν
επιπρόσθετη θερμική καταπόνηση τόσο στο ομοαξονικό καλώδιο όσο και στον ίδιο
τον φερρίτη. Μάλιστα, όταν χρησιμοποιούμε ένα UnUn με μια ηλεκτρικά κοντή
κεραία (που παρουσιάζει υψηλά αέργως επαγωγικά ή χωρητικά στοιχεία), οι
απώλειες είναι αισθητά μεγαλύτερες σε σχέση με τη λειτουργία του πάνω σε ένα
καθαρά ωμικό φορτίο.
Επιλογή Υλικού και Μεγέθους
Πυρήνα
Δεν υπάρχει μεμονωμένο μείγμα φερρίτη που να
είναι ιδανικό για ολόκληρο το φάσμα των HF. Γι' αυτό η επιλογή του κατάλληλου
υλικού είναι καθοριστική:
· Μείγμα 31: Ιδανικό για τις χαμηλές μπάντες των βραχέων (160m - 40m).
· Μείγμα 43: Ευρείας χρήσης, με καλή συμπεριφορά στο μεσαίο και πάνω τμήμα των HF.
· Μείγμα 61: Παρέχει πολύ χαμηλές απώλειες στις υψηλότερες ζώνες των βραχέων, (π.χ. από 14 MHz έως 30 MHz) σε σύγκριση με το μείγμα 43.
Για διαχείριση υψηλής ισχύος, η χρήση
μεγαλύτερου σε διάμετρο πυρήνα (όπως FT-240 ή FT-400) ή η στοίβαξη πολλαπλών
φερριτών (stacked toroids) ανταπεξέρχεται πολύ καλύτερα στις απαιτήσεις
κορεσμού και απαγωγής θερμότητας. Παράλληλα, το σύρμα περιέλιξης (π.χ.
PTFE/Teflon) πρέπει να έχει την κατάλληλη διατομή για να αντέχει το ρεύμα χωρίς
να θερμαίνεται.
Βελτιστοποίηση Προσαρμογής
Για την ελαχιστοποίηση των απωλειών, το UnUn
πρέπει να συνδέεται σε κεραία της οποίας η σύνθετη αντίσταση είναι κοντά στην
αναλογία του μετασχηματιστή.
Παράδειγμα: Για μια γραμμή μεταφοράς 50 Ω και
μια κεραία με αντίσταση σημείου τροφοδοσίας ~2450 Ω, η επιλογή ενός UnUn 49:1
προσαρμόζει την αντίσταση στα 50 Ω, ελαχιστοποιώντας τα στάσιμα κύματα (SWR)
και τις ανακλάσεις.
Σημείωση: Η προσαρμογή αυτή εμποδίζει την
επιστροφή ισχύος, αλλά για την πλήρη εξάλειψη των ρευμάτων κοινής λειτουργίας (common-mode
currents) στην εξωτερική πλέξη του ομοαξονικού, συνιστάται και η χρήση ενός
κατάλληλου Choke (1:1 Current Balun) στην κάθοδο.
Έλεγχος Θερμοκρασίας
Ένας πρακτικός τρόπος ελέγχου της κατασκευής
είναι η δοκιμή θερμοκρασίας:
Ξεκινάμε τις δοκιμές με χαμηλή ισχύ εκπομπής.
Παρακολουθούμε τη θερμοκρασία του φερρίτη με
ένα θερμόμετρο υπερύθρων (laser).
Εάν ο πυρήνας ζεσταίνεται αισθητά, αυτό
σημαίνει ότι βρίσκεται κοντά σε κορεσμό ή ότι το μείγμα του είναι ακατάλληλο
για τη συγκεκριμένη συχνότητα/σύνθετη αντίσταση.
Ένας σωστά υπολογισμένος και επιλεγμένος
φερρίτης για UnUn πρέπει να παραμένει δροσερός κατά τη λειτουργία, ειδικά όταν
υπάρχει καλή προσαρμογή σύνθετης αντίστασης.
Συνοπτικός Οδηγός
Ελαχιστοποίησης Απωλειών:
- Σωστό υλικό φερρίτη ανάλογα με τη ζώνη συχνοτήτων εργασίας.
- Επαρκείς διαστάσεις / όγκος πυρήνα για την ισχύ εκπομπής.
- Σωστή αναλογία μετασχηματισμού (1:1, 4:1, 9:1, 49:1) ανάλογα με τον τύπο της κεραίας.
- Κατάλληλη διατομή σύρματος περιέλιξης.
- Χρήση Choke για αποτροπές ρευμάτων κοινής λειτουργίας.