49:1 UNUN을 만들다 42:1 UNUN을 만든 이야기

시작은 창대했으나.... 

개 망했습니다. 네... 다 제 잘못이지요. 
언제나 "크고 아름답게"를 주장하던 저는 RF의 섬세함에 당해 버렸습니다. 


제작 과정

페라이트 코어 준비하기 

#43 소재의 코어 두 장을 준비했습니다. 네, 저는 Big & Beutiful을 사랑하니까요. 


#43 코어(FT-240-43)는 생각보다 매우 큽니다. 

여기서 음.. 저는 코어 전체를 유리섬유 테이프로 감아버렸지만 여러분은 하지 마시길... 
이 사진 찍고 나서 페라이트 코어를 통째로 싸는 것이 좋지 않다는 것을 알았습니다. 어쩔 수 없지요. 사진을 다시 찍을 수도 없고. 

이렇게 하지 마셔용

어쨌든 준비는 끝났으니 이제 권선용 전선을 준비해 보겠습니다. 

조금 특이한 전선

네... 직접 만들어 봤습니다. 에나멜 코팅이 된 구리선과 테프론 튜브를 이용해 고전압에서도 잘 견딜 수 있는 전선을 만든 것이지요. 

에나멜 코팅 구리선


테프론 튜브

이 두가지를 합치는 것입니다. 



만들고 나면 의외로 예쁩니다. 사실... 예뻐서 이걸 택한 것입니다. 네, 저는 예쁜 것을 너무 좋아합니다. 

권선하기


권선 방법은 KM1NDY의 그림을 참조했습니다. 
49:1 권선은 1차 권선과 2차 권선의 비가 1 : 7이 되면 됩니다.
별로 어려운 것은 아니고, 12 : 72 = 1 : 49 이기 때문입니다.
그래서 위 그림을 보시면 1차 권선을 두 번 감았고 2차 권선을 1차까지 포함해서 총 14회 감았습니다. 
그러니 2 : 14 = 1 : 7 이라서 49:1 UNUN이 되는 것입니다. 

저도 감아 보겠습니다. 

다시 봐도 예쁘지요

열심히 만들었습니다

예쁘게 만들어졌네요. 네, 보이지 않아도 예쁜 것은 중요합니다. 이제 nanoVNA로 테스트해 보겠습니다. 


이상한 결과값

코어가 제대로 동작하는지 확인하기 위해서는 안테나 분석기등에서 All parameters의 확인이 필요합니다. 
봐야 할 것은 크게 네 가지인데 해당 주파수에서의 R, X, SWR, RL (Return Loss) 입니다. 

  • R : 테스트시 해당하는 안테나의 이상적인 임피던스값을 저항으로 대체해 사용합니다. 예를들어 EFHW의 경우에는 안테나 대신 2450Ω의 저항을 걸어두며 Dipole 안테나의 경우에는 50Ω의 저항을 겁니다. 이 상태에서 R 값이 50Ω으로 나타나면 이상적인 상태로 판단합니다. 
  • X : 리액턴스를 보여줍니다. 기생용량(parasitic capacitance)등으로 인해 발생하는 값을 알 수 있습니다.
  • SWR : 우리가 아는 그 SWR과 동일합니다.
  • Return Loss (RL) : 쉽게 말해 안테나의 끝 - 여기서는 저항의 끝 - 까지 도달한 에너지가 얼마나 소모되고 돌아오는지 입니다. 수치가 크면 클수록 코어에서의 손실이 없다고 판단합니다. 

이상적인 49:1 코어는 아래의 값을 가져야 합니다. 


그런데 저는...


"이상하다..."하며 이것저것 만지작거렸습니다. 일단 R 값이 50Ω에 도달하도록 해 봤습니다. 
권선의 수를 줄여보고 커패시터를 바꿔보고 했습니다. 그리고 최종적으로 이렇게 되었습니다. 

2:11 turn, 68.8pF 커패시터 적용

네... 계산을 해 보니 대략 42:1 UNUN이 되었습니다. 

이렇게 된 원인에 대해 채찍이(ChatGPT)와 많은 이야기를 했습니다. 그리고 여러가지 테스트를 한 후, 결론을 내렸습니다. 

전선이 너무 굵다!

네... 위 사진을 보면 아시겠지만 "Big & Beautiful"을 사랑하는 저는 충분한 용량을 위해 ⌀ 2mm 나 되는 구리선을 사용했고, 그것도 모자라 절연을 한다고 내경 2.5mm / 외경 4mm나 되는 테프론 튜브를 사용했습니다.
그리고 그 결과로 코어와 도선간의 거리가 멀어지고 도선과 도선간의 간격은 좁아지며 기생용량이 엄청나게 증가하고 심지어 전선의 굵기도 굵어 자기공진 주파수(SRF)가 엄청나게 증가해 24㎒은 아예 날아가버리는 참사가 발생했습니다. 흑... ㅠㅠ

이 참사를 일으키고 다시 알아보니 일반적으로 ~100W 정도의 출력을 생각한다면 AWG #16 ~ #18정도면 충분하다고 하더군요. 거기다 실제 절연에서 가장 중요한 것은 "도선간의 충분한 거리"이기 때문에 가는 선을 써서 충분히 간격을 띄워주는 것이 더 낫다고 합니다. 


후기

여기서... 작업은 중단했습니다. 
여전히 아름다운 전선에 대한 환상은 버리질 못했으니 다음에는 AWG #18 정도의 에나멜 코팅 구리선에 테프론 튜브를 사용하겠지만, 더 이상은 의미가 없을 것 같다는 생각이 들었습니다. 

심지어 이 코어를 그대로 사용한다고 하더라도, 그럭저럭 사용할 수는 있지만 제 성에 차지 않습니다. 반쪽짜리 코어를 사용하는 기분이 들어서 말입니다. 많은 것을 배웠네요. 
RF에서 코어를 감는 전선은 굵으면 다 좋은 것이 아니었습니다. 

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