強制バランに同軸ケーブルを使ってみる計算

バランのSWR測定で、フロートバランでは同軸ケーブルを使ったものが良い結果だった。

長らく実験で楽しませてくれたGawantもどき。大体メドが立ってきたのでまとめたい。配線がだいぶぐちゃぐちゃしてしまったので、一旦、バラして...

これから類推するに、1:1の強制バランでも同軸ケーブルを使ってみたらどうだろう?

と、思って、トロ活を開いたら、やはりそれに関しての言及があった。

「12.10 同軸巻線について(p.496)」によれば、同軸を使うと特性インピーダンスの面からは非常に楽になるとのこと。しかし、同軸ケーブル自体の許容通過電力を検討する必要が出てくるようだ。少々引用。

FT240サイズのコアに5D-2Vを10回巻くと1m弱の長さになりますが,30MHzで1kWを通すと発熱は10.5Wになって、FT204サイズのコアの放熱能力(許容発熱)4.56Wの2倍くらいになります.コアの発熱を考慮して,4.56Wの半分の2.3Wを巻線に許すとすると,同軸ケーブルに通せる電力は250Wくらいになってしまいます.

この文章を式にするとこうなる。

$$実用電力 \simeq 1kW \times \frac{コア許容発熱}{30MHz\ 1kW時の発熱\ \ \ \ } \times \frac{1}{2}$$

この他、FT240と3D-2V、FT140と2.5D-2Vの試算の記述もあるので、表にまとめてみる。

コアサイズ 同軸
ケーブル
巻数 ケーブル長 30MHz 1kW時の
発熱
コア
許容発熱
実用電力
FT240 5D-2V 10 1m弱 10.5 W 4.56 W 250 W
FT240 3D-2V 10 1m弱 17.6 W 4.56 W 130 W
FT140 2.5D-2V 10 約50cm 19.6 * 0.5 = 9.8 W 2.07 W 100 W
FT114 1.5D-2V 10 約35cm 35.1 * 0.35 = 12.3 W 1.12 W 45 W

FT114と1.5D-2Vは、私が試算したもの。この結果では、45Wまでしか使えないことになる。

とは言え、これは10回巻きを前提としたもの。1:1の強制バランでは、伝送路インピーダンスの5倍以上が設計要点(「9.2 バランの実際」p.367)なので、FT114-43で10回巻きだと50Ωの5倍の250Ωが確保できる下限周波数は0.78MHz。例えば、3.5MHzで250Ωは5回巻きで確保できる。ということで、巻数を変えて試算してみる。

◆FT114-43、1.5D-2V

巻数 ケーブル長 30MHz 1kW時の
発熱
コア
許容発熱
実用電力 下限周波数
10 約35cm 35.1 * 0.35 = 12.3 W 1.12 W 45 W 0.78 MHz
9 約33cm 35.1 * 0.33 = 11.6 W 1.12 W 48 W 0.96 MHz
8 約30cm 35.1 * 0.30 = 10.5 W 1.12 W 53 W 1.22 MHz
7 約27cm 35.1 * 0.27 = 9.5 W 1.12 W 59 W 1.59 MHz
6 約24cm 35.1 * 0.24 = 8.4 W 1.12 W 66 W 2.17 MHz
5 約21cm 35.1 * 0.21 = 7.4 W 1.12 W 76 W 3.12 MHz

ということで、50WならFT114-43に1.5D-2Vを7回巻きで1.8MHz以上で使えそう。

ところで、FT114-43は内径が19mm。なので、内周は、\(19\times 3.14 = 59.6\)mm。また、2.5D-2Vの直径は4.3mm。仮に、三本目として1mmのウレタン線を添わせたとすると5.3mm(実際には、ウレタン線は同軸ケーブルを巻いた隙間に収まりそうだけど)。59.6mmの内周があるのだから、\(59.6 \div 5.3 = 11.2\)だから、11回巻ける。1.5D-2Vを使う必要はなさそう。3D-2Vだと5.5mmなので、1mmのウレタン線とセットで6.5mm。\(59.6 \div 6.5 = 9.1\)、つまり、7回巻きなら2.5D-2Vでも3D-2Vでも大丈夫ってことか。

◆FT114-43

同軸ケーブル 巻数 ケーブル長 30MHz 1kW時の
発熱
コア
許容発熱
実用電力 下限周波数
2.5D-2V 8 約30cm 19.6 * 0.30 = 5.9 W 1.12 W 95 W 1.22 MHz
2.5D-2V 7 約27cm 19.6 * 0.27 = 5.3 W 1.12 W 105 W 1.59 MHz
2.5D-2V 6 約24cm 19.6 * 0.24 = 4.7 W 1.12 W 119 W 2.17 MHz
3D-2V 8 約30cm 17.6 * 0.30 = 5.3 W 1.12 W 105 W 1.22 MHz
3D-2V 7 約27cm 17.6 * 0.27 = 4.8 W 1.12 W 116 W 1.59 MHz
3D-2V 6 約24cm 17.6 * 0.24 = 4.2 W 1.12 W 133 W 2.17 MHz

FT114-43に2.5D-2Vを7回巻が100Wまでが落とし所?3D-2Vでも計算上は大丈夫だけど、太いので小さなコアには巻きにくそう。

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