FT240-43 als breedband transformator

[pc1mb]

Ik wilde een impedantietransformator maken voor 20-10 meter. Gezien de huzarenstukjes die de endfed fanaten met deze kernen uithalen, moet dat een peuleschil zijn toch?
Liever had ik een FT240-52 gehad zodat ik makkelijker 6m erbij kon pakken, maar die kon ik nergens in Nederland vinden. Voor 43 materiaal is dat wat hoog gegrepen misschien. Erg veel zelfinductie per winding (Al = 1075)

Een simpele transformator mag, ook in symmetrische opbouw, geen balun heten omdat hij mantelstromen nauwelijks dempt, maar sommigen noemen dit desondanks toch een "Voltage balun". Dus noem het hoe je het noemen wil.

Voorbereiding:
Men neme een FT240-43.
2x2 windingen primair, 2x2 windingen secundair erop. Gespreid over de kern of juist dicht tegen elkaar gedrukt, vanalles geprobeerd.
In elk geval telkens aderparen primair+secundair bifilair. Want dat geeft betere koppeling bij hoge frequenties, las ik. En dat klopt ook. Een losse winding doet het slechter naarmate ie verder weg ligt.
Ik heb tweelingsnoer gebruikt. Zowel dun als dik tweelingsnoer geprobeerd, wat ik had liggen. Beide ouderwets puur koper.

Impedantie gemeten van een losse 220 ohm weerstand; keurig 220 ohm non-inductief van 0-60 MHz.
Impedantie gemeten van een losse 12 ohm weerstand: 11,8 ohm non-inductief van 0-60MHz.

Test 1: primaire wikkelingen parallel, secundair in serie. 220 ohm eraan als belasting.
Effectief dus 2:4 windingen. Dat zou 1:4 impedantie moeten transformeren, dus circa 55 ohm primair "zien".

Dat klopte ook! Impedantie loopt heel iets op met de frequentie, maar de SWR blijft onder de 2 op alle HF banden. De beste prestaties op 20m, maar verrassend genoeg zelfs op 160m nog goed bruikbaar.
Geslaagd experiment. Beetje vreemd dat 160m nog goed presteert terwijl ik van de endfed-projecten op deze kern wel lees dat het op 80m al minder wordt, maar ja, baat het niet... (toch is dit misschien al een signaal dat er iets niet goed zit?)

Test 2: Precies dezelfde trafo, niks herwikkeld. Alleen andersom aangesloten.
Dus nu 2x2 primair in serie, 2x2 secundair parallel. De 12 ohm weerstand eraan als belasting.
Effectief dus 4:2 windingen. Dat zou 4:1 impedantie moeten transformeren, dus circa 48 ohm (nuja, 47, want de gebruikte weerstand mat iets kleiner) primair "zien".

Wat ik verwachtte: Mooi breedbandige trafo, lage SWR, misschien zal deze dan slechter zijn op 80m/160m ? Toch nog steeds weinig windingen.
Wat ik kreeg: Prima prestaties op 80m en 160m. Acceptabel op 40m, maar daarboven gaan impedantie en SWR hard omhoog. Flink inductief ook. Op 20m zitten we al op SWR=3 en op 15m diep in het rood. De verwachte 47 ohm zie ik alleen op 3,5MHz. Weg is het breedbandige karakter!

Eerst vertrouwde ik de NanoVNA metingen niet die dat aangaven, maar de ouderwetse manier met SWR meter en een zender op minimum vermogen gaf precies hetzelfde resultaat.

Dezelfde transformator die "omhoog" prima presteert op alle banden, is "omlaag" totaal onbruikbaar boven 7MHz. Wat doe ik verkeerd?

Compensatie C'tje parallel heb ik geprobeerd, maar dat hielp maar heel weinig.
Enkele wikkeling ipv dubbele secundair heb ik ook geprobeerd, werd alleen maar slechter.

Ik heb de trafo in deze vorm eigenlijk niet eens meer nodig, maar voor volgende projectjes zou ik graag willen begrijpen wat hier misgaat.

[PE4WJ]

Leuk experiment. Mogelijk dat PE1ABR's boekje (Ferriet Info) en de uitvoerige info op zijn site je verder kan helpen. Walter zit dacht ik ook op dit forum.

https://people.zeelandnet.nl/wgeeraert/ferrietNL.htm

73,

Wouter Jan PE4WJ

[pc1mb]

Wauw! Dat is een gouden link. Eindelijk een begrijpelijke uitleg over de "zwarte magie" van ferriet. Ook Owen Duffy heeft heel wat informatie staan, maar het kwartje over de praktische(!) betekenis van μ' en μ'' was na het lezen van zijn website nog niet helemaal gevallen.

Over verliezen en spanningstrafo's is Walter PE1ABR kort en duidelijk: Hoge μ' is handig, maar hoge μ'' wil je alleen bij suppressie, en daarom zouden heel weinig ferrietkernen uberhaupt geschikt zijn als spanningstrafo. (Maar weer wel als stroomtrafo zoals de 1:1 en 4:1 Guanella varianten enzo) Helaas doen de links naar het ferriet boekje enzo het niet, maar de site zelf is al heel verhelderend.

Kijken we naar het populaire 43 materiaal:

waarvan verkopers graag melden dat ie tot 30 of zelfs 50 MHz inzetbaar is als breedbandtrafo...

... dan zien we in feite dat verliezen boven de middengolf omroepband flink oplopen. μ'' komt boven 80m al dicht in de buurt van μ', en vanaf 20m zou het ohmse deel dan de overhand hebben. Owen Duffy schrijft dat ook; zelfs met compensatie-c'tje krijgt hij het maar moeizaam werkend.

Precies wat ik ook zag gebeuren dus. Mijn test ging vooral de mist in toen ik met vier keer lagere impedanties ging werken op hetzelfde aantal windingen, tegenover dezelfde hoge verliesweerstand in de kern. In een stroomtrafo (balun / mantelstroomfilter) is die in je voordeel, maar in een spanningstrafo heel nadelig.

Dit verklaart ook waarom endfed nog net werkt op een -43, omdat de impedanties zo hoog zijn. En waarom de experimenten van PA3HHO met een -52 kern best succesvol zijn. Voor 20m en hoger kan je misschien wel naar -61 zelfs.

Ik heb nu vooral spijt dat ik geen -61 meebesteld heb toen ik wat meer experimenteermateriaal kocht. Hij zat in m'n winkelmandje... toch maar eruit gehaald.

Kijk, zo leer je wat... Thanks!

[pe5t]

Hierbij een hulpmiddeltje om de geschiktheid van een kern voor een hf trafo te bepalen.
R en Xl meten en invullen.
Het heeft mij enorm geholpen om uit de brei aan ferrietkernen en varkensneusjes in mijn junk-box het kaf van het koren te scheiden.

[PA3DJS]

Je doet niets verkeerd.

Je hebt bij een conventionele transformator (zoals jij hebt gemaakt als ik het goed gelezen heb) nog iets al lekinductie (leakage inductance). Het is de impedantie die je ziet als je de transformator secundair kortsluit. Bij 50 naar 200 Ohm valt die inductie veel minder op dan van 12.5 naar 50 Ohm.

probeer de primaire windingen zo dicht mogelijk tegen de secundaire te krijgen, de lekinductie zal dan af nemen. De lekinductie is nagenoeg niet afhankelijk van de kern die je gebruikt, vanwege dat de lekinductie wordt bepaald door de flux die tussen de prim en sec. windingen doorglipt.

[pc1mb]

Kijk, die xls is ook handig!

Inderdaad een conventionele trafo, galvanisch gescheiden.

Het werd wel minder erg toen ik de windingen als één blok tegen elkaar drukte, maar niet veel. Door het gebruik van tweelingsnoer zal er niet héél veel ruimte voor lekinductie zijn, maar blijkbaar is heel weinig al heel veel. Had ik ze moeten twisten?

[PA3DJS]

Als je een transformator hebt die goed werkt in een 200 Ohm naar 50 Ohm toepassing, kun je in geval van een 50 Ohm naar 12.5 Ohm toepassing op dezelfde kern het aantal windingen halveren. De inducties nemen dan met factor 4 af (net zoals de impedantieverhoudingen in de oude ten opzichte van de nieuwe toepassing).

Het halveren van het aantal windingen vermindert de lekinductie reeds. Bij die lagere impedantieniveaus, mag je meer capaciteit hebben voordat je daar last van gaat hebben. Prim en sec mogen dan dichten tegen elkaar liggen. Je kunt ook meerdere prim. en sec. wikkelingen parallel zetten. Capaciteit wordt groter, lekinductie wordt kleiner.

Twisten kan helpen om sec. en prim. dichter bij elkaar te krijgen.

[pc1mb]

Inmiddels wat andere combinaties geprobeerd en ook halveren, maar ik blijf erop uitkomen dat de primaire impedantie hard omhoog gaat met frequentie, vooral met galvanische scheiding.

Uiteindelijk verder spittend blijkt de boel gewoon te resoneren niet ver boven de 10m band, waardoor je dus die oplopende impedantie krijgt. Ik heb niet alle combinaties uitgeprobeerd maar het lijkt erop dat het gewoon heel moeilijk is, die lage impedanties met een kern die op 1 winding al heel veel zelfinductie geeft.

Een autotransformator werkt wat beter, en omhoog transformeren nog beter.

Al met al veel geleerd van deze spielerei. Dank voor de tips!

[nanko]

Is een trafo zoals gebruikt in solidstate eindtrappen niet wat je zoekt ?
Zijn ook vaak 1:4 en 50 Ohm aan de hoogimpedante kant.

[nanko]

SWR plot, afgesloten met 15 Ohm.
Met wat compensatie C's is het vast nog beter te krijgen

[pc1mb]

Dat ziet er goed uit ja, maar zoiets heb ik natuurlijk niet zomaar liggen (is dat op een poederkern gewikkeld?)

Ik ga eerst proberen de cobweb waar ie voor bedoeld was, met tweelingsnoer op te bouwen zodat er helemaal geen aanpassing nodig is (de G3TPW versie)

Lukt dat niet dan verder kijken.

(G3TPW en MMana-GAL zijn het niet bepaald eens over de correcte uitvoering van de 50 ohm cobweb... het wordt al helemaal ingewikkeld als je niet wilt dat er nare harmonische effecten van de langste banden in 10m of 6m belanden)

[nanko]

Ringkernen om messing buisjes.
De buisjes zijn de laagohmige kant van de trafo.
De hoogohmige bestaat uit twee windingen(1:4) door de buisjes.
Als je er mee wilt experimenteren kan ik wel wat opsturen.