Optimisation de l’inductance pour un Choke Balun coaxial

Mis à jour le : 28/03/2025 à 16:02

Cela peut sembler simple, mais en réalité, c’est loin de l’être !
Comprendre tout cela relève d’une véritable aventure. Comme souvent sur Internet, on trouve des informations contradictoires à chaque coin de page. La meilleure approche consiste donc à se familiariser avec la théorie, puis à tester concrètement les résultats obtenus. C’est exactement ce que j’ai fait ! Il semble que soit ma compréhension de la théorie était incorrecte, soit mes calculs étaient erronés, ou probablement les deux. En effet, la théorie me dirigeait vers une approche qui n’a pas donné de résultats satisfaisants. J’ai donc décidé de tester ma propre « sauce ». Je vous épargne le déroulé détaillé des calculs, car j’ai utilisé plusieurs « formules » trouvées sur le Net qui fonctionnaient plus ou moins bien, avec parfois des résultats surprenants…

Pour commencer, j’ai simplifié les calculs en utilisant la formule de Wheeler pour une bobine à une seule couche :

\[ L = \frac{N^2 \cdot r^2}{9r + 10l} \]

Où :

• L est l’inductance en henrys (H),
• N² est le nombre de spires,
• r² est le rayon moyen de la bobine en mètres (m),
• l est la longueur de la bobine en mètres (m).

Bref, ça c’est la pour la théorie, passons aux calculs du  Choke Balun pour 27,5 MHz à ma sauce…

Avec un câble coaxial RG 58 de 5 mm de diamètre et enroulé en 5,5 (6) spires jointives sur diamètre d’air de 10 cm et pour une fréquence de 27,5 MHz.

Et les calculs donnent :

• Inductance : 4,42 µH
• Résistance AC : 12,04 mΩ

Ensuite calculons la perte en ligne (puissance dissipée, perdue) induite par le Choke Balun

La perte en ligne est due à la résistance AC (courant de peau ou de gaine c’est pareil) du câble. La puissance dissipée P par effet Joule est donnée par :

$$P = I^2 R_{\text{AC}}$$

où :

• I est le courant efficace (RMS) circulant dans la bobine
• RAC = 12.04 mΩ est la résistance AC calculée précédemment

Pour calculer précisément la perte, il faut connaître l’intensité du courant I.

Calculons la perte en ligne pour I = 1A :

• Puissance dissipée : 12,04 mW

C’est la perte d’énergie due à la résistance AC (courant de gaine) du câble RG-58 à 27,5 MHz pour un courant de 1A. C’est pas énorme comme perte…

Bien, passons à la réalisation.

Comme je l’ai mentionné au début, j’ai réalisé deux expériences. La première, un tube de 4 cm et 14 spires jointives de 5 mm a été un véritable échec : mes calculs étaient probablement faux ou ce n’était pas la bonne méthode ! Bref, ça ne fonctionnait pas bien du tout, surtout sur 11 mètres. J’ai donc tout repris à ma sauce en simplifiant et en vérifiant soigneusement mes calculs pour le 27 MHz, un vrai défi de cibiste ! 😉

Cette fois, les résultats sont excellents ! C’est parfait sur 10 et 11 mètres, avec un diamètre de 10 cm et 5,5 à 6 spires jointives de 5 mm. Bien sûr, j’ajoute une petite perte à cause des connecteurs, mais je n’avais pas assez de longueur de câble pour tester directement sur l’antenne. Heureusement, je devais le changer de toute façon, et avec la pluie torrentielle aujourd’hui, ce n’était pas le bon moment. Mais dès que possible, je m’en occuperai !

Le résultat en photo :

NOTE : Mon multimètre avec fonction inductancemètre est hs. J’attends la livraison du nouvel appareil que j’ai commandé pour refaire les mesures, que j’ajouterai à cet article d’ici environ 8 jours. Cela me permettra de vérifier l’exactitude des mesures précédentes effectuées avec l’appareil défectueux car, même si ça fonctionne parfaitement, j’ai des doutes sur les mesures…

 

J’ai reçu mon inductancemètre, acheté à un prix abordable, et il fonctionne correctement ! (28/03/2025)

Comme vous pouvez le voir sur la photo, la mesure indique 5,5 µH, ce qui correspond assez bien aux résultats de nos calculs. En utilisant la formule Z=2πfL pour une fréquence de 27,5 MHz, l’impédance Z de la bobine de 5,5 µH est d’environ 950,3 Ω. Si je n’ai pas fait d’erreur, cela semble plutôt satisfaisant. Je suppose qu’un ingénieur en électronique aurait probablement réalisé cette tâche avec plus de précision et d’efficacité. C’est pourquoi ils sont ingénieurs, et pas moi ! (hélas) 😉

Approximativement :

• Diamètre : 10 cm.
• Câble : 5 mm coaxial type RG 58.
• Impédance Z mode commun : environ 900 Ω
• Nombre de spires jointives : 6 spires (5.5 tours)

À 27,5 MHz, on vise une impédance de suppression d’environ 500 à 1000 Ω, donc on est dans les clous 😉

Alternative avec un tore en ferrite : (pas testé)

Si vous préférez utiliser un tore en ferrite, choisissez un matériau comme le FT-240-43 ou FT-240-31

• FT-240-43 : 6 à 8 tours.
• FT-240-31 : 8 à 10 tours.

Le choke balun avec ferrite sera plus petit, plus discret et tout aussi efficace.

Si j’ai bien tout compris, un diamètre plus grand réduit le nombre de tours nécessaires et améliore l’efficacité du balun en rejetant mieux les courants de mode commun. Cependant, cela entraîne également une augmentation des pertes. En effet, un diamètre plus large accroît l’inductance, ce qui améliore l’efficacité globale, mais au prix de pertes plus élevées.

De manière plus générale, pour une station radio, il est important d’assurer une mise à la terre adéquate et d’utiliser des câbles de haute qualité avec un double blindage efficace. Cela permet de réduire, voire d’éliminer, les problèmes liés aux courants de mode commun. Cependant, ces câbles sont souvent onéreux et peuvent manquer de flexibilité. Il est donc nécessaire de faire des compromis et de prendre des décisions en fonction des priorités et des contraintes spécifiques à chaque situation.

Voilou, J’ai terminé mon petit article !
Je suis vraiment satisfait de mon choke balun. C’est amusant, car ce n’est qu’un simple morceau de fil, mais j’ai passé toute une journée à essayer de comprendre comment le fait de créer des boucles peut changer les choses. Magie de la radio… 🙂

PS : J’oubliais, installez le choke balun au plus près de l’antenne.

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