Soufázové plášťové proudy, tekoucí po vnějším povrchu opletení koaxiálního kabelu, mohou být příčinou celé řady negativních jevů, od rušení až po deformaci vyzařovacího diagramu antény. K jejich potlačení se používají symetrizační členy, avšak velmi dobře fungují prosté tlumivky, pokud představují vysokou impedanci převážně rezistivního charakteru (Rs > Xs), vloženou do cesty těchto proudů [1]. Právě charakter této impedance je důležitý, neboť impedance převážně reaktančního charakteru (Rs < Xs) může být v některých případech "doladěna" do rezonance, čímž může dojít nikoli k potlačení nežádoucích soufázových proudů, ale naopak k jejich zesílení.
Tato nevítaná situace nastává v oblasti krátkých vln většinou při použití vzduchových tlumivek, tvořených několika závity kabelu, upevněnými např. k nosnému ráhnu antény (obr. 1).
Obr. 1. Nevhodné řešení problému plášťových proudů
pomocí vzduchové tlumivky, tvořené několika závity kabelu,
upevněnými k nosnému ráhnu antény.
Toto konstrukční uspořádání bývalo před lety často doporučováno a stalo se velmi populární. Může však být příčinou celé řady problémů, z nichž ten nejjednodušší je propálená vnější izolace kabelu.
Vhodnou tlumivku pro krátkovlnná pásma lze zkonstruovat s využitím feritových materiálů. Vzhledem k tomu, že měření tlumivky není při běžném vybavení nijak snadnou úlohou, jsou na následujícím obrázku uvedena některá obvyklá a snadno reprodukovatelná provedení tlumivky i s vyznačenými vlastnostmi [2].
Obr. 2. Obvyklá a snadno reprodukovatelná provedení tlumivky
s vyznačenými vlastnostmi.
Horizontální osa diagramu představuje pásmo v rozsahu 1 - 30 MHz, radioamatérská pásma jsou vyznačena šedou barvou. Impedance je barevně vyznačena, oblast impedance převážně rezistivního charakteru (Rs > Xs) je vyznačena černým pruhem. Pro srovnání jsou uvedeny i vzduchové tlumivky, kde tato oblast samozřejmě chybí díky převážně reaktančnímu charakteru jejich impedance. Z obr. 2 je zřejmé, že nejvhodnější tlumivkou pro anténu pro pásma 7 - 28 MHz bude 8 záv. RG-58 na toroidním jádru FT240-31, příp. 8 záv. RG-58 na FT240-43, na směrovku pro pásma 14 - 28 MHz vyhoví kromě uvedených také 6 - 10x perla (trubička) FB-31-1020, navlečená přímo na napájecím kabelu RG-213. Pro pásma 80 a 40 m (3,5 a 7 MHz) bude vyhovovat 17 záv. kabelu RG-58 na toroidu FT240-43, zatímco pro pásma 160 a 80 m lze zkusit 17 záv. kabelu RG-58 na FT240-31 s tím, že výsledek nemusí být na 160 m optimální. Jako univerzální tlumivku lze doporučit již zmíněnou 8 záv. RG-58 na toroidním jádru FT240-31.
Z diagramu (obr. 2) je také zřejmé, že zásadní vliv na vlastnosti tlumivky bude mít použitý feritový materiál. Jako nejvhodnější se jeví poměrně vzácný materiál Fair-Rite 31, druhou příčku na žebříčku vítězů obsadil mnohem běžnější materiál 43. Poměrně vhodný je i málo běžný materiál 52, avšak zcela běžný materiál 61 příliš vhodný není.
Tvary vhodných jader jsou na obr. 3, rozměry v tab. 1. Značení jader - xx odpovídá typu materiálu, tj. FT-240-31 je toroid z materiálu 31 s rozměry, odpovídajícími jádru FT-240-xx. Jádro velikosti FT-140 je vhodné pro výkony do 500 W, FT-240 vyhoví většinou i pro 1,5 kW. Trubička velikosti FB-1020 vyhoví i pro 750 W. Hodnoty výkonové zatížitelnosti jsou však jen orientační, pokud je to možné, je vždy vhodné zkontrolovat, jak se jádro zahřívá.
Obr. 3. feritová jádra, vhodná pro konstrukci plášťových tlumivek.
Tab. 1. Značení a rozměry feritových jader pro plášťové tlumivky.
| Typ | Vnější průměr (mm) | Vnitřní průměr (mm) | Výška jádra (mm) |
| FT-140-xx | 35,6 | 23,0 | 12,7 |
| FT-240-xx | 61 | 35,6 | 12,7 |
| FB-xx-1020 | 25,4 | 12,7 | 28,5 |
Jádra uvedených velikostí se poměrně obtížně shánějí, zvlášť z materiálu 31. Toroidní jádra lze získat např. u [3], trubičky FB-xx-1020 bývá nutné objednat u některého autorizovaného distributora, problémem však bývá minimální množství.
Výběr materiálu
Poměrně častou chybou bývá použití nevhodného feritového materiálu. Nelze přitom spoléhat na měření indukčnosti a následný výpočet permeability - to může být pouze hrubým vodítkem, např. je-li počáteční permeabilita mi > 1500, je možné, že materiál bude vhodný pro plášťové tlumivky v rozsahu do 30 MHz, ale s jistotou to tvrdit nelze. Oblíbená "počítačová" toroidní jádra, tj. jádra, získaná ze spínaných počítačových zdrojů, jsou téměř vždy nevhodná. V praxi se setkáváme s tlumivkami, vinutými na jádrech typů, uvedených v tab. 2. Ne všechny materiály jsou však vhodné, např. ze zde uvedených jsou materiály 52 a 61 vysloveně nevhodné a oblíbený materiál 43 je použitelný jen se značnými výhradami. Naopak jako nejvhodnější se jeví materiály 31, 73, 75 a 77, které jsou však u nás hůř dostupné.
Tab. 2. Feritové materiály z produkce Fair-Rite [4], často používané ke konstrukci plášťových tlumivek.
| Materiál | μi | ftl (MHz) | Tc (oC) |
| 31 | 1500 | 1 - 300 | > 130 |
| 43 | 800 | 25 - 300 | > 130 |
| 44 | 500 | 30 - 500 | > 160 |
| 52 | 250 | 200 - 1000 | > 250 |
| 61 | 125 | 250 - 1000 | > 300 |
| 73 | 2500 | < 50 | > 160 |
| 75 | 5000 | 0,2 - 30 | > 140 |
| 77 | 2000 | < 50 | > 200 |
μi - počáteční permeabilita při B < 10 Gauss
ftl - rozsah kmitočtů, kde je materiál vhodný k použití pro tlumivky
Tc - Curieho teplota
Způsob vinutí
Běžně se setkáváme se dvěma způsoby vinutí - s klasickým jednosměrným (obr. 4a) a děleným na dvě poloviny (obr. 4b), které bylo navrženo ve snaze snížit kapacitu vinutí.
Obr. 4. Dva způsoby vinutí plášťových tlumivek
a) jednosměrný, b) dělený na dvě poloviny.
Měřením však nebylo prokázáno, že by tlumivky s děleným vinutím dle obr. 4b měly lepší vlastnosti, spíš naopak - oblast maximálního účinku tlumivky se kmitočtově posunula výš, což zpravidla bývá nevýhodné, neboť vždy bývá větším problémem zkonstruovat tlumivku pro nižší krátkovlnná pásma.
Při praktické realizaci se ukázal kabel RG-58 jako naprosto nevhodný. Poměrně ostré ohyby a PVC izolace, která se snadno taví mohou být příčinou zničení vinutí. Kabel RG-400 s teflonovou izolací je mnohem vhodnější, pro výkony do 500 W lze použít i tenčí kabel RG-173.
Odkazy:
[1] Brown J., K9YC: RFI, Ferrites, and Common Mode Chokes For Hams, http://audiosystemsgroup.com/RFI-Ham.pdf (soubor ke stažení)
[2] Hunt S. E., G3TXQ: Common-mode chokes, http://www.karinya.net/g3txq/chokes/
[3] Kits and Parts.Com, http://kitsandparts.com/toroids.php
[4] Fair-Rite Catalog, 17th Edition. http://www.fair-rite.com/newfair/catalog.htm