Τον τελευταίο καιρό παρατήρησα ότι υπάρχει ενδιαφέρον στη ραδιοερασιτεχνική μας κοινότητα σχετικά με τα baluns-chokes με φερρίτες που η τοποθέτηση τους αποσκοπεί στη μείωση της επιστρεφόμενης και ανεπιθύμητης RF.
Γενικά
Οι περισσότεροι από εμάς είναι εξοικειωμένοι με τον όρο “RF in the shack“. Τα σοβαρά προβλήματα έχουν προφανή συμπτώματα. Ενδέχεται να προκληθεί κάψιμο RF όταν αγγίζουμε ένα πλαίσιο ή ένα κουμπί. Μπορεί να υπάρχει περίεργη συμπεριφορά εξοπλισμού, όπως παραμόρφωση, κλείδωμα εξοπλισμού. Τα μικρότερα προβλήματα από την άλλη πλευρά συχνά δεν είναι πολύ προφανή. Η ανεπιθύμητη αυτή «σύζευξη» μπορεί να μεταφέρει τον θόρυβο στην κεραία και να υποθέτουμε ότι ο θόρυβος είναι φυσιολογικός και αναπόφευκτος. Τα ανεπιθύμητα ρεύματα RF σπαταλούν επίσης ισχύ που διαφορετικά θα μεταδίδονταν ως χρήσιμο σήμα και πιθανώς δεν θα γνωρίζαμε την έκταση στην οποία συμβαίνει στην πραγματικότητα.
Σ’ έναν ιδανικό κόσμο, η RF ρέει γύρω από την εξωτερική επιφάνεια του κεντρικού αγωγού του ομοαξονικού καλωδίου και επιστρέφει στην εσωτερική επιφάνεια του μπλεντάζ. Όταν υπάρχει ανισορροπία στην κεραία (για οποιονδήποτε λόγο), το ρεύμα θα ρέει στην εξωτερική επιφάνεια του μπλεντάζ. Αυτό μπορεί να μην φαίνεται δυνατό, αλλά είναι σημαντικό να θυμάστε, σε αντίθεση με το DC, ό,τι το ρεύμα RF δεν ρέει μέσω των αγωγών αλλά στην επιφάνεια των αγωγών. Το ρεύμα που ρέει στην εξωτερική επιφάνεια του μπλεντάζ είναι το μη ισορροπημένο ρεύμα που δεν επιστρέφει μέσα στο ομοαξονικό καλώδιο.
Αυτό οδηγεί σε μια πολύ σημαντική ερώτηση. Εάν το ρεύμα δεν επιστρέφει στο καλώδιο, πού πηγαίνει;
Η απάντηση είναι, ακτινοβολείται!
Στην πραγματικότητα, η ποσότητα της ακτινοβολίας (RF) από το ομοαξονικό καλώδιο είναι ανάλογη με το ρεύμα κοινής λειτουργίας που ρέει σε αυτό το καλώδιο.
Πρακτικό μέρος
Η κατασκευή ενός οργάνου μέτρησης για common mode currents για το HF και όχι μόνο κεραιοσύστημα μας έχει ως σκοπό:
- την καταγραφή του επιστρεφομένου ρεύματος (CMC) εάν υπάρχει
- την αποτελεσματικότητα των balun και choke
Ξεκινώντας υπενθυμίζουμε ότι το common mode current είναι το στοιχείο εκείνο του ρεύματος που ρέει σε μια γραμμή μεταφοράς και στην περίπτωση μιας ομοαξονικής γραμμής, ρέει εξ ολοκλήρου και αποκλειστικά στην εξωτερική επιφάνεια του εξωτερικού αγωγού.
Η βασική ιδέα είναι να φέρουμε σε στενή σύζευξη το μπλεντάζ του ομοαξονικού καλωδίου χρησιμοποιώντας έναν ανοιγόμενο φερρίτη, στον οποίο τυλίγουμε το σύρμα (δημιουργώντας ένα πηνίο) και να μετρήσουμε επαγωγικά το όποιο ρεύμα υπάρχει στην εξωτερική πλευρά (μπλεντάζ) του καλωδίου.
Υλικά που θα χρειαστούμε:
- Ένα μανταλάκι για camping – τέντα, εναλλακτικά ένα μικρό πλαστικό κουτί
- Μία αντίσταση 47 Ohms
- Μία δίοδο Schottky (ή και μία απλή δίοδο 1N4148)
- Ένα πυκνωτή 4,7nF
- Μία αντίσταση 10 KOhms
- Ένα ποτενσιόμετρο ή τρίμμερ 1K (η αντίσταση και το ποτενσιόμετρο δεν είναι τόσο κρίσιμα και εξαρτώνται από την κλίμακα μέτρησης του οργάνου που θα επιλέξετε)
- Λίγο ψιλό σύρμα μονωμένο (από utp) ή πηνιόσυρμα έως 0,8 mm (10 σπείρες)
- Ένα όργανο μικρής κλίμακας 50 έως 1000μA
- Ένα φερρίτη διαιρούμενο – ανοιγόμενο
- Και προαιρετικά ένας διακόπτης
Οι τιμές των υλικών δεν είναι κρίσιμες.
Η λειτουργία του κυκλώματος είναι απλή:
Κατά την εκπομπή το ρεύμα που ρέει στο εξωτερικό μέρος (μπλεντάζ) του ομοαξονικού καλωδίου δημιουργεί ένα δυναμικό το οποίο επαγωγικά εμφανίζεται στο πηνίο που είναι τυλιγμένο στον φερρίτη, στην συνέχεια ανορθώνεται από την Schottky δίοδο και απεικονίζεται σαν ένδειξη στο όργανο.
Ο διακόπτης χρησιμοποιείται για την δημιουργία μιας δεύτερης κλίμακας μέτρησης για χαμηλή και υψηλή ισχύ, ενώ το ποτενσιόμετρο ρυθμίζει την ευαισθησία του οργάνου.
Δεν χρειάζεται να καλιμπράρετε το όργανο, μπορείτε να κάνετε μια καλή μέτρηση και με ένα μη καλιμπραρισμένο όργανο.
RF CMC Meter Split Ferrite on Clamp 
RF CMC Meter – Side View of components 
RF CMC Meter – Front View
Η μέτρηση του ρεύματος (cmc) δεν χρειάζεται να γίνει με την μέγιστη ισχύ.
Με αυτόν τον τρόπο θα έχετε μια ένδειξη για το τι συμβαίνει στη γραμμή τροφοδοσίας της κεραίας σας, αλλά δεν θα σας προσφέρει και ποιοτικό αποτέλεσμα.
Για να επιβεβαιωθεί η σωστή λειτουργία σε όλο το μήκος της, η γραμμή πρέπει να ελεγχθεί σε απόσταση δύο ή περισσότερων σημείων.
Αντιμετώπιση ανεπιθύμητης RF
Μετά τον έλεγχο το επόμενο βήμα η εγκατάσταση ενός choke για τον περιορισμό της ανεπιθύμητης RF. Το choke δεν είναι τίποτα περισσότερο από έναν φερρίτη, με μερικές στροφές ομοαξονικού καλωδίου να περνούν μέσα από αυτό. O ιδανικός τύπος φερρίτη είναι κατασκευασμένος από Mix 31 ή 43. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολλοί φερρίτες παράλληλα για καλύτερα αποτελέσματα (όπως φαίνεται στη φωτογραφία).
Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθούν σωληνωτοί ή split bead φερρίτες κατά μήκος της καθόδου
Τοποθετούμε το current balun ή το common mode choke στη σωστή θέση κατά μήκος της γραμμής τροφοδοσίας συνήθως κοντά στο σημείο τροφοδοσίας της κεραίας για να ελαχιστοποιήσουμε το common mode current.
Ακολουθεί ένας πολύ καλός πίνακας του G3TXQ με πληροφορίες για την κατασκευή common mode choke:
Η ακτινοβολούμενη RF μπορεί να προκαλέσει προβλήματα σε υπολογιστές και άλλες ηλεκτρικές συσκευές που έχουμε στο shack
Η ακτινοβολούμενη RF μπορεί να προκαλέσει προβλήματα σε υπολογιστές και άλλες ηλεκτρικές συσκευές που έχουμε στο shack, η τοποθέτηση φερριτών σε καλώδια τροφοδοσίας 230v ή 12v είναι τότε αναγκαία.
Τελειώνοντας θα ήθελα να σας πω πως η εν λόγω κατασκευή αποτελεί ένα απλό όργανο που πρέπει να έχουμε εάν θέλουμε να γνωρίζουμε το αποτέλεσμα που έχει η τοποθέτηση φερριτών-choke για την εξάλειψη της ανεπιθύμητης RF, αλλά και για την σωστή τοποθέτηση τους σε επιλεγμένα σημεία που προκύπτουν από τις μετρήσεις μας.
Επίσης θα πρότεινα να μελετήσετε το άρθρο για τη σωστή χρήση των φερριτών.
Καλή επιτυχία!
Βιβλιογραφία
- https://www.dxengineering.com/techarticles/balunsandfeedlinechokes/balun-basics-common-mode-vs-differential-mode
- https://www.w8ji.com/common_mode_current.htm
- https://owenduffy.net/module/icm/index.htm
- https://www.dj0ip.de/cmc-test/
- https://forums.qrz.com/index.php?threads/measuring-common-mode-current.623054/page-2
- https://ham.stackexchange.com/questions/1271/how-to-detect-common-mode-currents-or-rf-in-the-shack
- http://www.k0bg.com/common.html
- https://qrm.guru/the-truth-about-ferrites/
- https://gm3sek.files.wordpress.com/2019/01/G3TXQ-RC.pdf
