CHOKE RF
¿Qué es y porque usar un choke en nuestra instalación?
En electrónica, una bobina de tipo choke es un inductor diseñado para tener una reactancia muy grande a una frecuencia o rango de frecuencias determinadas.
Un choke se usa, en primer lugar para impedir el paso de la corriente alterna de una parte de un circuito a otra al mismo tiempo que se deja pasar la corriente continua, o en segundo lugar para impedir el paso de corriente en modo común mientras deja pasar la corriente en modo diferencial.
En una línea de suministro eléctrico, un choke es una inductancia para bloquear las señales de frecuencia de RF de corriente alterna y dejar pasar la señal de corriente continua o de frecuencia más baja.
La función de choke o su traducción del ingles, estrangulador, también se usa para bloquear, impedir, reducir, etc., la corriente de modo común en líneas de transmisión coaxiales. La corriente del modo común no es irradiada por la antena, por lo tanto, en su mayoría no es deseada, ya que vuelve a nuestro equipo.
Un tercer caso, la corriente inducida, es que esta corriente puede provenir de los cables de la instalación anexos a la misma. En estos casos además, lo mas lógico es instalar ferritas o chokes en los cables de dicha instalación para eliminar o mitigar los efectos de los problemas de EMI que se puedan propagar por los cables auxiliares (mando rotor, teclado ordenador, ratón, etc).
Un tercer caso, la corriente inducida, es que esta corriente puede provenir de los cables de la instalación anexos a la misma. En estos casos además, lo mas lógico es instalar ferritas o chokes en los cables de dicha instalación para eliminar o mitigar los efectos de los problemas de EMI que se puedan propagar por los cables auxiliares (mando rotor, teclado ordenador, ratón, etc).
¿Y que es la corriente de modo común?
Son las corrientes que fluyen en una dirección en un conductor, acompañado por exactamente igual y como corrientes en el otro (modo común), y que en nuestro caso, viajan por el exterior del coaxial.
En un dipolo, la antena es balanceada o simétrica, y por tanto, tratará de hacer una distribución igual de la tensión en sus dos polos. A diferencia de esto, nuestra emisora es un sistema no balanceado, y por tanto, uno de sus polos, está conectado a tierra, lo que da como resultado un potencial distinto en sus extremos, provocando una corriente de radiofrecuencia por el cable, con la misma polaridad en los dos conductores del coaxial. Esta es la corriente de modo común.
Cuando conectamos un dipolo de media onda simple directamente a una línea desequilibrada o desbalanceada (cable coaxial), cada miliamperio que sale del conductor central del coaxial, debe regresar a través de la malla del mismo. Esa corriente puede tomar varias vías:
- Puede provenir de la otra mitad del dipolo
- Puede intentar volver desde el exterior de la malla del coaxial (no deseada).
- Por desequilibrio o desadaptación entre la antena, la linea de transmisión y/o el generador.
Dicha corriente, también puede ser "inducida", es decir, puede generarse retornos de RF a través de cables auxiliares, como otras lineas de transmisión cercanas al elemento radiante, la linea de mando del rotor, o incluso a través de nuestra instalación eléctrica, bien por los conductores activos y neutro, o bien por la propia tierra de nuestra casa o instalación.
¿Cómo funciona?
Para asegurarnos de que la mayoría de las corrientes que entran en el lado interno de la malla, provienen de la mitad del dipolo, se puede utilizar un choke, colocado directamente en la linea de transmisión de la antena al equipo.
Una forma simple de construirlo es con una ferrita a la que abrazaremos un numero de vueltas determinado, normalmente de coaxial. También es posible realizar un choke con núcleo de aire cuyo esquema puedes encontrar en Internet y variados. Como la corriente de modo común (corriente en la parte exterior de la malla) genera un campo magnético, la ferrita introduce una alta impedancia o inductancia a la corriente de modo común. Las corrientes de línea de transmisión normales no generan campos magnéticos externos, por lo tanto, estos no se ven afectados por la ferrita alrededor del cable coaxial. Este tipo de choke no transforma la impedancia.Un choke construido adecuadamente, presentará una alta impedancia a las corrientes que fluyen en modo común, impidiendo o minimizando que esta pase al lado opuesto del choke, y por tanto oponiéndose a que dicha corriente circule por el exterior del coaxial hacia nuestro equipo.
Como tal, un choke se usa frecuentemente para acoplar una línea desequilibrada, desbalanceada o asimétrica, (cable coaxial+equipo emisor) a una antena balanceada o simétrica (dipolos, etc.), al cual se le denomina "balun" cuya relación de transformación es 1:1. Un choke se puede utilizar como un balun, pero no todos los balun son chokes.
Otros medios para impedir la circulación de la corriente de modo común por el exterior de nuestro coaxial, es a través de secciones de cuarto de onda, trampas sintonizadas, transformadores, cortocircuito de onda cuarto, etc.
Recordemos, que la RF no solo se genera de forma directa, sino también de forma inducida, por lo que habrá que instalar dispositivos EMI a los cables del entorno, como cables USB, entradas de Red, etc.
Recordemos, que la RF no solo se genera de forma directa, sino también de forma inducida, por lo que habrá que instalar dispositivos EMI a los cables del entorno, como cables USB, entradas de Red, etc.
¿Qué nos interesa de un Choke?
Lo que nos interesa de un choke es precisamente la impedancia que es capaz de presentar frente a la corriente de modo común, así como la frecuencia principal de trabajo. Teóricamente un choke debe tener una impedancia de choke de al menos 4 veces la linea y una inductancia mínima de 16 uH, pero eso no es suficiente.
Un choke que se precie debe tener al menos 5000 ohmios para tener cierta efectividad, y un choke "supreme" debe tener al menos 8000/10000 ohmios. No obstante, se considera que al menos, 200 ohm, pero numerosos estudios han demostrado que este valor es insuficiente.
No obstante, un choke no va a tener nunca la misma impedancia en todas las frecuencias. En unas frecuencias será mas efectivo que en otras, y según que material. ¿Y porque?. Recordemos que la inductancia, varia en función de la frecuencia, y por ende, variará en este sentido, según el numero de vueltas del conductor, y de la permeabilidad del toroide.
¿Balun o Choke?
En general, un balun es un dispositivo que permite una adaptación entre una línea de transmisión desbalanceada o asimetrica y una antena balanceada o simétrica. Los dispositivos que realizan una transformación de impedancia, son transformadores de impedancia de Linea (TLT).
Además del uso como "balun" en su relación 1:1, los chokes también se usan para evitar la corriente de RF de la maya exterior del cable coaxial (radiación externa) en una situación en la que hay una tensión de RF en dos puntos de tierra (problema de bucle de tierra).
Se pueden hacer dispositivos de banda ancha en HF y VHF con las ferritas mencionadas anteriormente. Sin embargo, el rendimiento de la ferrita como choke disminuye a frecuencias de GHz
Cuando utilizan ferritas de anillo en el cable las propiedades del cable no cambian, por lo que no habrá transformación de impedancia, pero puede medir otra impedancia al agregar la ferrita. Esto se debe a que reduce la corriente de la malla externa del coaxial y eso puede cambiar la impedancia de entrada de la antena.
En resumen, lo que nos interesa de un choke es cuanta resistencia es capaz de tener para "oponerse" a las corrientes que circulan por la malla exterior del coaxial, es decir, la "Resistencia de Choke". En un Balun de relación 1:1, nos interesa equilibrar una linea desbalanceada a una balanceada, aunque en función del material o su construcción, puede hacer las veces de choke.
En resumen, lo que nos interesa de un choke es cuanta resistencia es capaz de tener para "oponerse" a las corrientes que circulan por la malla exterior del coaxial, es decir, la "Resistencia de Choke". En un Balun de relación 1:1, nos interesa equilibrar una linea desbalanceada a una balanceada, aunque en función del material o su construcción, puede hacer las veces de choke.
Conclusiones
- Un choke se usa para bloquear la radiación de la corriente externa de la malla del coaxial, o puede actuar de simetrizador cuando se conecta a un dipolo (simétrico) con una linea de transmisión asimétrica (coaxial + equipo emisor).
- Un balun se utilizará para equilibrar las corrientes desbalanceadas a balanceadas pero no es un choke, entre otros factores, porque el material de ferrita que se usa, difiere según su aplicación.
- Lo importante de un choke es que impedancia es capaz de presentar para oponerse a la I3, y el rango de frecuencias y variaciones de impedancia a lo largo del mismo.
- Lo importante de un balun 1:1 es que sea capaz de equilibrar las corrientes asimétricas y simétricas.
Fuente: https://www.i-ciencias.com
Fuente: https://ludens.cl
Fuente: https://es.wikipedia.org
Fuente: https://es.wikipedia.org