W2DU Choke

[iz2zph]

ciao
visto che Lele ha in parte risolto i suoi problemi di adattamento, o per lo meno ha reso più facile la vita al suo M-400-ATU, vorrei parlare un momento del W2DU che prende nome dal nominativo del suo ideatore Walt Maxwell (SK)

La teoria è sempre la stessa, ovvero creare un punto nel quale l'impedenza dello schermo (calza) del cavo coassiale sia talmente alta da impedire o almeno ridurre la formazione/propagazione delle correnti di modo comune sulla sua superfice esterna. Tali correnti, che vanno a creare il cosiddetto "terzo ramo" (I3 nello schema) di una linea coassiale, creano alterazioni significative del ROS e i tanto temuti ritorni di RF o "punture", e sono sicuramente generate anche da una imperfetta realizzazione dell'antenna o della sua alimentazione/adattamento, ma possono essere messe sotto controllo. Serve un balun 1:1 in corrente........ e di quelli seri ......

Come nasce il W2DU o Maxwell Choke? Durante lo sviluppo dei satelliti Tiros, alla divisione Astro-Electronics della RCA si rese necessario misurare le caratteristiche del sistema di antenna anche sotto stress da interferenze o campi elettromagnetici provenienti dall’esterno che si abbattevano sullo schermo dei cavi coassiali di alimentazione. Per isolare quindi il segnale presente sulla linea di trasmissione da quello che scorreva sullo schermo, distorcendo lo spettro emesso e rendendo estremamente difficili se non addirittura impossibili le misure sul satellite in prova si progettò un choke dedicato. Il primo esperimento fu con anelli di ferrite di mix 43 ogni 1/4 d’onda sul cavo coassiale. Operando in V e UHF fu di fatto realizzato un oggetto simile a quelli che utilizziamo oggi, perfezionato ed ottimizzato nel tempo ad uso amatoriale. Per un funzionamento ottimale è necessario avere una impedenza esterna di almeno 10 volte superiore a quella della linea di trasmissione. Test successivi dimostrarono che sulle bande basse questo valore è troppo basso e servono almeno 1000 ohm per garantire un buon controllo delle CMC. Il materiale utilizzato è tipicamente Ferrite di mix 43 , 73 o 31. Il numero di elementi da inserire su di un tratto di cavo coassiale varia 25 a 50 in funzione del mix e delle frequenze da curare.

Il W2DU va in quella direzione, pensando in particolare al centrale di un dipolo o windom, senza dover ricorrere a pesanti e ingombranti toroidi. Si compone di elementi (tubetti) in ferrite in numero variabile infilat su un tratto di cavo coassiale il più vicino possibile al punto di alimentazione dell'antenna. Il peso aggiunto va a gravare sul connettore, quindi è opportuno alleggerirne lo sforzo con una spira ad anello intorno al centrale oppure un cordino di sostegno. Naturalmente si realizza utilizzando materiale in ferrite specifico per la riduzione di EMI e disturbi, il tipico mix 31 o simile, molto usato anche nelle clip che troviamo sui cavi di monitor e PC.
In realtà parlare di Mix31 è limitativo, in quanto la varietà di materiali disponibili permette di realizzare versioni diverse ottimizzate per una o più bande. A parte la miscela, è necessario scegliere un prodotto che abbia il diametro centrale il più possibile compatibile con la guaina del cavo coassiale utilizzato. tipicamente 6.3mm per RG142 o 400 (i più usati) oppure rg-223 o 58.

esempio pratico: Choke W2DU ottimizzato per le bande basse ma utilizzabile anche in 40 e 30.

Ho scelto i con tubetti/manicotti in ferrite LFB095051 aventi caratteristiche simili al Mix31, quindi ottimi per 80 e 160. In alternativa ottimi anche i 33rh14, con simili caratteristiche e meccaniche e magnetiche.

La combinazione di almeno 20 elementi (fino a 30) elementi su circa 80cm di RG-142, cavo professionale da 5mm con dielettrico in teflon e grandi tenute in potenza (oltre 4kw in HF), ha consentito di realizzare un choke estremamente valido sulle bande basse, le più difficili da controllare, e con ottime caratteristiche fino almeno ai 40 metri. Per garantire un funzionamento ottimale, un choke deve esibire una impedenza di almeno 1Kohm su tutte le bande, con valori almeno doppi o tripli sulle bande basse, più difficili da controllare. E' anche possibile usare una combinazione di materiali diversi per ottenere una estensione dei benefici. Il choke ovviamente irrigidisce il cavo. Volendo mantenere un minimo di flessibilità è possibile suddividere le ferriti in due otre blocchi separati tra loro da una decina di cm di spazio libero, per rendere più agevole l'eventuale movimento.

Il rivestimento esterno protettivo è in guaina termoretraibile e così realizzato è in grado di far transitare oltre 1Kw in HF. In funzione anche della qualità dei connettori usati e del loro montaggio.

In alternativa è possibile realizzare la versione originale di W2DU che prevede l’uso di 50 elementi FB73-2401 (detti anche ‘perline in ferrite’ con un AL=1600 ) inseriti su cavo RG-303 o RG-142 o RG-400 in teflon. Tale configurazione è adattissima alle hf ed estremamente compatta, poco meno di 40 centimetri compresi i due connettori. In base alla disponibilità di uno o dell’altro componente in ferrite si può scegliere la versione più adatta. Teoricamente è possibile utilizzare anche RG-223 o RG-58 ma le tolleranze di costruzione potrebbero rendere difficoltoso inserirvi le perline. Spezzoni di cavo in teflon si trovano facilmente su ebay o a fiere e mercatini a basso costo.

Così configurati, i valori medi sono di impedenza sono: circa 900 ohm a frequenze inferiori a 2 mhz (160M) e intorno ai 1000 ohm in 40 ed 80 metri. Sulle bande alte i valori si riducono a causa della diversa risposta del materiale magnetico. Unendo anche materiali più adatti, è possibile salire fino ai 10 metri con ottimi risultati, ad esempio il CST9.5/5.1/15-3S4 di Ferroxcube

La risposta è ovviamente ampia e le perdite di inserimento praticamente inesistente. Da non dimenticare i benefici anche in ricezione, in particolare nel caso in cui vi siano fonti di RF nelle vicinanze o intrusioni di boradcasting