Radio club de CAEN

 

Mesures de baluns avec l'analyseur de réseau VNWA

par Éric, F1HQI et Dominique, F5PAX

 

Photos : F6FZU - F5PAX

Dessin : F5PAX

 

 

Il paraissait intéressant de mesurer des baluns réalisés par des OM du club avec l'analyseur de réseau VNWA et permettre ainsi la compréhension de leur fonctionnement.

L'origine du mot balun est “balanced to unbalanced” et que nous pouvons traduire par «équilibré à non équilibré».

Les baluns mesurés sont du type " balun en courant " dit de Guanella. Ce sont des “choke” balun qui permettent de bloquer le courant de gaine et d'optimiser le lobe de l'antenne.

 

 
 

Cinq baluns étaient à mesurer :

- Un réalisé avec un tore T-200 ;

- Deux avec un tore FT240 ;

- Deux bifilaires.

Si vous ne connaissez pas le VNWA, vous pouvez  découvrir ses fonctionnalités ICI

(  
 

Pour les mesures, nous allons réaliser un diviseur résistif (splitter). Il faut insérer à chaque extrémité du balun deux résistances.

Pour un balun de 50 ohms, deux résistances de 27 ohms (25 ohms en théorie) et en carbone si possible (voir le dessin ci-dessous).

Pour un balun de 100 ohms, deux résistances de 47 ohms (50 ohms en théorie) et en carbone si possible.

 

 
   
   

 

   

Deux extrémités des résistances sont soudées ensemble au connecteur central des prises BNC, les deux autres sont soudées pour l'une à la tresse du coaxial, pour l'autre à l'âme.

Les deux masses des prises BNC sont reliées électriquement (fil jaune).

   

 

 

1 - Mesure des baluns constitué avec du câble coaxial :

Mesure d'un balun FT240-43 réalisé avec du câble coaxial RG58 (F4HNP) :

 

 
   
     
   
  La littérature nous enseigne pour qu'un balun soit correct, il faut que le paramètre S21 soit inférieur à - 20 dB. Plus il est faible, meilleur est le balun.

Les paramètres S (de l'anglais Scattering parameters), coefficients de diffraction ou de répartition sont utilisés en hyperfréquences, en électricité ou en électronique pour décrire le comportement électrique de réseaux électriques linéaires en fonction des signaux d'entrée [référence Wikipedia].

Le paramètre S21 correspond à un coefficient de transmission direct lorsque la sortie est adaptée.

 

 

 

  Pour cette mesure, on peut constater que de 3,5  à 30 MHz, S21 est en dessous de - 33 dB, ce qui est très correct. A 50 Mhz, S21 est encore à - 23 dB !  

 

 

 

 

Mesure d'un balun T200 réalisé avec du câble coaxial RG58 (F4HNP) :

 

 

 
   

 

  Lors de cette mesure, on constate que de 3 à 30 MHz, S21 est compris entre - 3 et - 17 dB, ce qui n'est pas suffisant. En revanche, à 50 Mhz, le S21 est à - 33 dB !

 

 

   
  Même mesure mais avec quelques tours de câble coaxial RG58 en moins.

 

 
  On peut constater une nette amélioration. De 3 à 30 MHz, S21 est compris entre - 27 à - 34 dB et - 21 dB à 50 Mhz.

Les résultats obtenus sont très corrects.

 
 

 

Mesure d'un balun FT240 réalisé avec du câble coaxial RG142 (F6FZU) :

 

 
   
     
   

 

  Pour ce balun, on peut constater que de 3 à 30 MHz, S21 est compris entre - 21 et - 30 dB, ce qui est très correct.  
       
 

2 - Mesure des baluns constitué avec deux fils :

Mesure d'un balun bifilaire asymétrique 100 / 100 ohms (F1HQI)

 

 
   
  Le tore est un FT240-43 et le fil du 1.5 mm2  
   
  Deux résistances de 47 Ω sont soudées à chaque extrémité des fils.  
     
   
     
  La mesure nous indique que de 3 à 50 MHz, le paramètre S21 est compris entre - 27 et - 39 dB, ce qui est très correct. A 28 MHz, nous sommes même à - 41 dB !  
     
 

 

Mesure d'un balun bifilaire asymétrique 50 / 50 ohms (F1HQI)

 

 
   
  Le tore est un FT240-43 et le fil du 1.5 mm2

 

 
   
  Deux résistances de 27 Ω sont soudées à chaque extrémité des fils.  
     
   
     
  On peut constater que de 3 à 50 MHz, le paramètre S21 est compris entre - 22 et - 32 dB, ce qui est très correct.

 

 
 

 

La mesure d'un balun est toujours intéressante et source de discussions. L'analyseur de réseau est un bon outil pédagogique. Nous avons pu également mesurer l'influence des matériaux placés à proximité du balun. Il faut donc bien faire attention à la nature du boîtier qui contiendra le balun et au positionnement de celui dans l'aérien (éloignement du mât). Les masses métalliques influent fortement sur son fonctionnement.

 

 
   

F1HQI - F5PAX

 
   

Mis à jour le 04/03/2017