F6KOP 40m beam balun design par CH-O-KIT (F8AFC)

F6KOP 40m beam balun design par CH-O-KIT (F8AFC)

Cahier des charge
– Rapport de transformation : ½ (50 Ohms = 25 Ohms)
– Doit tenir > 3KW (SSB)
– Monobande 40m
– Rejection de mode commun maximum

1- Design du balun
a. Benchmark
W2FMI a conçu ce design sur un tore unique, qui a été repris par les vendeurs commerciaux
– BalunDesign (3KW): https://www.balundesigns.com/1-2-balun-25-to-50-ohms-3kw-1213/
o 2 tores FT240 “low permeability” (mix 61 ?)
o 25 Ohms coaxial
– ZenithAntenna (1KW) : https://www.zenithantennes.fr/produit/balun-12-1kw-connect-nv/ (1KW, 1 tore FT240, mix 43 ?, coax RG174 de 3mm de diamètre)
– AntennaeDepot (3KW) : https://ant-depot.com/component/virtuemart/details/598/64/baluns/balun-unit-bu-123.html
o 1 tore FT240 (mix 51?)
o Coaxial 25 Ohms

b. Design de balun
i. Le balun est constitué d’un unun assurant le passage 50 à 25 Ohms, suivi d’un balun 25 Ohms / 25 Ohms pour assurer le passage de single en différentiel

c. Tenue en puissance
Pour tenir la puissance, il faut utiliser une ferrite à faible permittivité, les tores FT240-61, avec un point de Curie > 300°c, sont idéaux pour cela.
Avec un transfo de 98% de rendement (rendement « moyen » sur bandes basses, on est plus autour des 98,5% en vrai), cela nous donnerait une tenue en puissance maximum de 4,4KW en SSB OK

d. Réjection du mode commun
Nous n’avons donc qu’un demi périmètre de tore FT240-61 pour à la fois passer de Unbalanced à Balanced (pour alimenter la beam) et amener une réjection suffisante du mode commun (éviter tout retour HF)
Avec des tores FT240-61, c’est mission impossible pour le 40m (Cf graph de G3TXQ), sauf à utiliser 17 tours sur 4 tores stackés

On peut donc s’interroger sur la réjection de mode commun des solutions commerciales, qui utilisent 8 tours de coax sur soit 1, soit 2 tores….
Il faut donc penser à utiliser une solution hybride avec en entrée 50Ohms, un choke RF dédié au 40m
Synoptique global :

Fabrication du Unun

Avec le balun 25:25 en sortie
(2 coaxiaux de 50 Ohms en parallèle)

Avec 2 transfos identiques tête bêche, on mesure des pertes d’insertion totales de 0,15dB sur 40m
Chaque transfo a des pertes de 0,075dB
Le rendement est donc de 98,3% OK

Fabrication du choke RF optimisé 40m
– Stack de 3x FT240-52

On a bien un choke résistif comme recommandé par G3TXQ, avec près de 48dB de réjection du mode commun (soit une impédance de choke de ~ 28KOhms !)

Résultats globaux
o SWR sur charge 25 Ohms

On peut utiliser des capacités de compensation (des inductances parasites) en entrée du transfo pour optimiser le SWR (entre le choke 40m et le transfo).
Les capas sont des TDK mica en 6Kv qui tiendront largement un SWR élevé et une forte puissance