Baluns e Ununs

Mas afinal o que são BALUNs e UNUNs? Serão apenas adaptadores de impedância que se ligam entre a antena e o cabo coaxial? Todos os artigos concordam que a palavra Balun resulta da junção de duas palavras do inglês: BALanced to UNbalanced e o UNUN é também a junção de UNbalanced to UNbalanced. Se no caso do BALUN percebe-se que o efeito esperado é transformar uma tensão assimétrica em simétrica, no caso do UNUN a ideia complica-se porque parece que não faz nada.
É muito fácil de perceber qual a necessidade de um BALUN - como transformador de impedâncias - em antenas em que a resistência de radiação é multipla da do cabo coaxial e da do transceptor. Nestes casos é muito frequente encontrar BALUNS 4:1 em YAGIS e 9:1 em antenas assimétricas como a WINDOM. Na prática, para que uma antena de 200 ohms funcione com os 50 ohms, é necessário acoplar um BALUN 4:1. Esta adaptação de impedâncias permite maximizar o fluxo de energia eletromagnética, entre o emissor e a antena, reduzindo as perdas no cabo e os eventuais danos no emissor.
E nos casos em que a antena já tem 50ohms porquê é que usamos BALUNS?


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fig. 1 Balun de corrente (UNUN) da ArraySolutions.

Os Baluns 1:1

São nestes casos que as opiniões de alguns experts são, no mínimo, muito confusas e muito divergentes. Alguns autores afirmam que o facto da linha de transmissão do tipo cabo coaxial ser assimétrica perturba o diagrama de radiação da antena. Esta situação faz com que as correntes nos dipolos deixem de ser simétricas tendo como resultado a torção do diagrama de radiação. Outros defendem ainda que este facto faz surgir correntes indesejadas que causam harmónicas e perturbações no meio circundate.
Mas de onde é que surge essa corrente extraterrestre? Todos nós sabemos que, em condições normais, existem duas correntes no interior do cabo coaxial. Uma delas navega no condutor central e a outra com a mesma intensidade em sentido contrário na malha exterior (ver correntes I1 e I2 indicadas a vermelho na fig.2 ). Como as correntes se anulam o Cabo Coaxial não irradia.

fig.2 Correntes no cabo coaxial

Irradiação electromagnética

Mas o que acontece é que exterior do cabo é um condutor e assim sendo o próprio campo magnético gerado pela antena - e porque a propagação das ondas electromagnéticas não é instantanea - vai induzir uma corrente no cabo (no exterior da malha). Essa corrente (ver corrente I3 indicada a azul na fig.2) irá propagar-se numa onda pelo cabo com uma intensidade que depende muito da resistência (impedância) do coaxial à terra. No fundo, o cabo passa a irradiar até ao interior do shack causando todo o tipo de perturbações.
Para resolver este problema é necessário fazer com que a corrente no exterior do cabo perto da antena "veja" uma impedância muito grande, que dificulte a sua propagação. Se, por coincidência, o comprimento do cabo coaxial da antena ao emissor for um multiplo impar de 1/4 onda(*) o nosso problema fica parcialmente resolvido pois essa corrente no shack deixa de existir.