JUSTIFICANDO O BALUM

Pelo presente artigo discutiremos sobre a necessidade de se colocar um transformador de linha, balanceado/desbalanceado (balum - que vem da língua inglesa balanced-unbalanced), no ponto exato de conexão entre a antena dipolo de meia onda e o cabo de alimentação coaxial.

Ao analisarmos o funcionamento, tanto de uma antena dipolo de meia onda quanto de um cabo de alimentação coaxial, já surge, nos mostrando a inconveniência de realizarmos esta conexão diretamente, advindo a necessidade da interposição de um elemento entre o cabo e a antena dipolo, este elemento que dita esta transição, nada mais é do que o transformador de linha balanceado/desbalanceado - Balun - .

A omissão do dito Balun pode acarretar graves inconvenientes aos usuários de antenas. Sua colocação é importante para assegurar um bom funcionamento de todo o sistema irradiante de uma estação de rádio, minimizando assim as interferências, que podem ocorrer nos equipamentos próprios e principalmente nos de terceiros, além de melhorar a irradiação pelo sistema irradiante da estação.

INTRODUÇÃO:

Parece existir uma velha controvérsia, uma questão que tem sido muito discutida e nem sempre amistosamente entre os radioamadores, é a validade das Leis fundamentais da natureza na descrição dos fenômenos.

Igualmente existe esta controvérsia entre os radioamadores sobre a conveniência ou não de se colocar um Balun entre a antena e o cabo de alimentação coaxial, mais precisamente nas antenas dipolo de meia onda, alimentadas no seu centro.

Para tentar responder este questionamento convém antes de tudo, repassarmos o funcionamento de uma antena dipolo de meia onda e uma linha de alimentação de cabo coaxial.

ANTENA DIPOLO DE MEIA ONDA :

A antena dipolo de meia onda apresenta uma distribuição de corrente e tensão.

A tensão se apresenta máxima nos extremos e é nula em seu centro para um dado momento no tempo, quando o valor zero de tensão é coincidente na antena dipolo de meia onda a partir do seu centro para o lado direito a tensão aumenta e a corrente diminui, indicando que os extremos da antena são os pontos de tensão máxima e de corrente mínima, enquanto no centro da antena a corrente é máxima e a tensão é mínima.

Observando bem este ponto de alimentação (centro da antena), veremos que temos a necessidade de contar com uma tensão positiva de um lado da alimentação e uma tensão negativa no outro lado, para um dado instante no tempo.

Assim podemos deduzir com toda a convicção de que a linha da alimentação deve ser capaz de nos fornecer uma tensão simétrica (positiva de um lado e negativa de outro), permanentemente, com referencia a tensão (zero volts a massa).

Com respeito a corrente que circula por uma antena dipolo de meia onda, esta é nula nos extremos e apresenta-se no máximo em seu centro, destacaremos aqui de que a variação da corrente é regular ao longo da antena dipolo de meia onda.

CABO COAXIAL :

O cabo coaxial é construído por dois (2) condutores concentricos sendo um condutor na parte mais interna que vem a ser o condutor central ou vivo, com isolamento plástico a sua volta, sendo que o outro condutor esta em sua volta na parte mais externa, que vem a ser a malha, sendo que esta, apresenta-se isolada pela parte de fora por um material plástico.

Ambos os condutores do cabo coaxial são aptos de transportar a corrente desde o transmissor até a antena.

Destacamos de que a corrente deve circular única e exclusivamente pelo condutor mais interno do cabo coaxial (vivo).

De maneira que, quando a corrente consegue circular pelo condutor mais externo (malha), o cabo coaxial se transforma em um irradiante (antena).

CORTE TRANSVERSAL DE UM CABO COAXIAL :

A tensão na malha deve estar permanentemente nula, para que nunca possa existir um campo elétrico com o exterior do condutor.

CONEXÃO DA ANTENA DIPOLO COM A LINHA DE ALIMENTAÇÃO :

Quando analisamos a possibilidade de conectar a antena dipolo de meia onda com o cabo coaxial diretamente, observamos que se apresenta um serio problema para a sua efetiva conexão com o dito cabo coaxial.

Uma vez que já é sabido, de que a malha do cabo coaxial deve encontrar-se em potencial de massa e se a conectarmos diretamente para um dos lados da antena dipolo de meia onda, na qual sabemos que em seu centro existe uma tensão distinta ou seja zero, desta maneira certamente haverá um desequilibro de tensões.

Esta situação também trará um desequilíbrio nas correntes que circulam no sistema e em conseqüência aparecerá uma corrente no condutor mais externo (malha), do cabo coaxial.

De forma que, esta corrente circulando pela malha do cabo coaxial é a principal responsável pelo mau funcionamento do sistema irradiante.

Pelo acima exposto vemos claramente esquematizada a distribuição da corrente em uma antena dipolo de meia onda conectada incorretamente ao cabo coaxial.

O CABO COAXIAL EM CORTE LONGITUDINAL :

Ao mentalizarmos a figura acima descrita poderemos observar de que a corrente ao circular pelo condutor mais interno (vivo), e que ao chegar no ponto da conexão com a antena dipolo de meia onda e por causa do desequilíbrio já existente, (sendo que anteriormente foi muito bem mencionada, a origem de uma corrente no condutor mais exterior (malha), sendo que este desequilíbrio é o responsável pela diminuição da corrente na aresta direita da antena dipolo de meia onda.

Esta diminuição da corrente na aresta direita faz com que a eficiência da antena em tese apresente-se mais reduzida, e conseqüêntemente a irradiação piora consideravelmente devido a corrente aparecer no condutor mais externo (malha), este fato realmente alterará todos os parâmetros de irradiação desta antena.

JUSTIFICANDO O BALUN :

Pelo acima exposto surge inevitavelmente a pergunta :

Como faremos para realizar a conexão do cabo coaxial com a antena dipolo? Pelo que já manifestamos anteriormente, reafirmamos nossa posição de que o desequilíbrio de tensões e correntes não são recomendáveis, estas tensões e correntes sempre aparecem quando a conexão é direta, na antena dipolo com o cabo coaxial.

Devemos sim, faze-lo através de um Balun, que fisicamente vem a ser um dispositivo que converte a linha coaxial assimétrica (onde um condutor é o vivo e o outro massa), em uma linha simétrica (antena onde os dois condutores são vivos com tensões opostas).

O balun é semelhante a um auto-transformador para RF, que provê a necessária transição da linha assimétrica em simétrica.

DIAGRAMA ELÉTRICO DE UM BALUN :

Na antena dipolo se faz necessário conectar o seus terminais e o Balun provê a tensão positiva e negativa, simultaneamente, com referencia a massa, é o que realmente necessitamos para assegurar um bom funcionamento do sistema irradiante.

INCONVENIENTES DA OMISSÃO DO BALUN :

Daremos especial ênfase para a necessidade para que a linha de transmissão não irradie (para que não vire antena), pois o que pretendemos é que esta linha apenas transporte a energia de RF, do transmissor até a antena e só, o que na realidade é apenas esta a sua função e com as menores perdas possíveis.

No caso contrário, quando um cabo coaxial irradia, normalmente produz irradiação em lugares inadequados, como por exemplo : os arredores da torre e até mesmo dentro da residência do radio-perador ou na sua vizinhança.

Isto produz interferências indesejáveis de todos os tipos de aparelhos como por exemplo: na televisão; Nas linhas telefônicas; Amplificadores de som; Equipamentos eletrônicos em geral, etc..

Além do mais, a dita corrente circula pelo microfone e também pela mão, atravessando o corpo do radio-perador, o que vem gerar conseqüências desagradáveis e danosas para a saúde humana, isto é facilmente comprovado porque a RF, interfere no microfone e seus circuitos associados, ai para solucionar o problema desta interferência o radio-perador recorre para a solução de blindar o cabo do microfone e na realidade ele apenas conseguiu esconder o problema, somente conseguiu isolar o microfone da interferência, que no caso soluciona apenas a interferência no microfone, mas na realidade esta solução boa para o microfone, não é boa para o operador, porque esta blindagem passa a conduzir esta RF diretamente para a mão e através desta para o corpo do radio-perador, o que não é nada bom para a sua saúde.

No caso de se possuir um computador dentro do shack, sem os devidos cuidados de sua proteção, este se verá seriamente afetado pelas correntes de RF, que circulam pela conexão transceptor/modem, dependendo do caso, estas correntes podem destruir o PC, e normalmente produz anomalias em seu funcionamento.

Temos que destacar de forma muito importante que, ao se detectar uma irradiação dentro da sua estação de rádio, ou dentro da sua residência, vez que esta irradiação vem a ser prejudicial à saúde do radio-operador e também a todos os habitantes desta residência, isto porque nesta situação a circulação de correntes de RF, são induzidas nos fios elétricos da residência, que por sua vez transformam estes fios elétricos em antenas, começando a irradiar a dita Radio Freqüência.

CONCLUSÕES :

Por tudo que aqui foi exposto, podemos facilmente deduzir que : O balun instalado nas antenas dipolo, alimentadas em seu centro através de um cabo coaxial, não só é necessário mas é imprescindível, já que a sua omissão provoca : Interfêrencias em todos os tipos de equipamentos nas redondezas.

Transmitindo desta forma também estaremos cerceando o direito de terceiros (vizinhos), em assistirem seus programas favoritos de televisão, de usarem o seu telefone, tocar em equipamentos musicais, amplificadores de som, interruptores elétricos, disparo de alarmes e até nos varais de roupas que são usadas pela esposa no quintal, quando estes são metálicos.

A energia de RF, presente no interior de uma residência sempre afetará de algum modo a saúde de seus habitantes.

A energia de RF, que não é irradiada pela antena nunca se perde; naturalmente será irradiada por outras formas e normalmente em locais inadequados, o que também produz perdas dificilmente estimadas; havendo um decréscimo no rendimento global do sistema irradiante da estação.

A corrente desequilibrada na antena dipolo e a corrente presentes na malha do coaxial, produzem a deformação do lóbulo de irradiação desta antena, isto porque estas antenas mostram medidas em que as mesmas variam livremente.

A qualidade da transmissão de uma estação que opere nestas condições, apresentará uma diminuição na potência irradiada, porque esta foi afetada pela produção de energia de RF, em circuitos elétricos associados.

Todos estes inconvenientes apresentam-se mais incrementados, sobremaneira quando se aumentam as potências de RF irradiadas (no caso de uso de amplificadores lineares), pelo que se recomenda tomar precauções necessárias neste caso.

Caro colega radioamador, cuide-se de você, de sua família, das famílias de seus vizinhos, do seus equipamentos, procure sempre melhorar a qualidade de sua transmissão, não interfira nos sistemas de terceiros, não interfira nos varais das nossas donas de casa :

USE SEMPRE UM BALUN PARA A TRANSIÇÃO SIMÉTRICO/ASSIMÉTRICO em sua antena.

BIBLIOGRAFIA :

Manual de Antenas - Woodrow Smit - Espanha 1.957
Antenas Receptoras e Emissoras - David A. Lopes - Espanha 1.987
Radio Handbook - Estados Unidos 1.995
Revista CQ - Estados Unidos - jul. 1.995
Revista CQ - Estados Unidos - ago. 1.995

POR PY2DMR - MARCIO

LINK ORIGINAL:
http://www.grupocdr.com.br/materia10.html