Quando si crea un balun con strozzatore coassiale, la dimensione della ferrite è importante e, in tal caso, perché?

Risposta più semplice: se l'impedenza dello starter è sufficientemente bassa da consentire un po 'di alimentazione in modalità comune, quindi c'è la possibilità di surriscaldamento. I nuclei più grandi dissipano meglio il calore o forniscono un'impedenza maggiore.

Un altro modo per dire la stessa cosa: fintanto che l'impedenza dello starter è abbastanza alta, la dimensione della ferrite non ha importanza. "Abbastanza alto" dipende da molti fattori, ma "5.000 Ohm" sembra essere l'obiettivo.

Jim Brown, K9YC, ha una pubblicazione ("A Ham's Guide to RFI, Ferrites, Baluns, and Audio Interfacing " http://k9yc.com/RFI-Ham.pdf) che approfondisce questo argomento. Un piccolo estratto dalla Revisione 7, 2019 (pagina 30) afferma 1 di 4 criteri per l'utilizzo di induttanze di modo comune come balun:

Dissipazione L'impedenza di soffocamento deve essere sufficientemente alta da ridurre la corrente di modo comune al livello tale che lo starter non possa surriscaldarsi e danneggiare il nucleo o il cavo coassiale

Jim Brown sostiene che l'impedenza dello starter sia di circa 5.000 Ohm. Alcuni riferimenti precedenti consideravano sufficienti 1.000 Ohm. Ma dipende da quanta potenza stai utilizzando e da quanto è sbilanciata la tua antenna.

Credo che la scelta della dimensione del nucleo sia duplice.

Poiché da una buona risposta di K8NVH è necessaria un'impedenza minima affinché il balun faccia il suo lavoro, un'impedenza di modo comune molto più alta di quelle differenziali coinvolte lo rende sicuro che la conversione bilanciata da / a sbilanciata abbia luogo.

Questo in qualche modo guida la dimensione del nucleo per le sue dimensioni meccaniche consentirà l'avvolgimento del cavo.

Un secondo punto è evitare la saturazione del nucleo che si trasformerebbe in calore, impedenza ridotta ed effetto balun e possibilmente intermodulazione.

Questo è ovviamente dipendente dalla potenza, un modo semplice per calcolare la dimensione del nucleo è l'induzione massima di ferrite e la sua sezione trasversale si trovano su schede tecniche pertinenti.

Dal punto di vista elettrico si può semplicemente considerare il balun come un trasformatore ideale

^{simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab}

che converte, ad esempio Vp = 100V @ 50ohm (200W) single ended in + Vp / 2 = 50V / 0V / -50V = -Vp / 2 bilanciato.

Questo viene fatto da 1: 1 trasformatore costruito sul nucleo dai due avvolgimenti costituiti dall'interno e dalla treccia del cavo coassiale. Ciascuno di questi avvolgimenti sviluppa la stessa tensione (rapporto 1: 1) "spostando" le tensioni di uscita come richiesto.

Proprio come qualsiasi trasformatore, idealmente lascia passare l'alimentazione senza "mangiarne" alcuna parte significativa. Poi ovviamente entrano in gioco le perdite.

E ora, tornando al punto K8NVH da un punto di vista diverso, l'impedenza del balun ora è chiaramente quella che viene anche chiamata induttanza magnetizzante di un trasformatore.

Di nuovo, qualsiasi altro trasformatore , l'induzione del nucleo è regolata dalla frequenza, dalla tensione ai capi e dal numero di spire.

Tornando alle basi, la legge di Faraday-Neumann-Lenz afferma che $$ v = \ frac { \ mathrm {d} \ Phi_ \ mathrm {B}} {\ mathrm {dt}} $$ per ogni turno e dato un presunto campo uniforme all'interno del nucleo abbiamo la tensione totale data da $$ v = N \, A \ frac {\ mathrm {d} B} {\ mathrm {dt}} $$

dove N è il numero di spire e A la sezione trasversale del toroide.

Se finalmente prendiamo l'ipotesi di tensione sinusoidale e induzione, la riduciamo a

$$ V_ \ mathrm {P} \ sin \ omega t = N \, A \, \ omega B_ \ mathrm {max} \ sin \ omega t $$

che dopo aver rimosso la dipendenza dal tempo fornisce la relazione tra la tensione di picco e l'induzione massima.

$$ V_ \ mathrm {P} = N \, A \ , \ omega B_ \ mathrm {max} $$

Questo alla frequenza di lavoro più bassa potrebbe essere usato per calcolare la tensione di picco che gli avvolgimenti sul nucleo possono sopportare all'induzione massima specificata dal produttore del nucleo.