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Trap 天线设计方法及计算工具

2013-03-07 点击:0 我要评论(0)
       Trap 天线设计

        许多天线均可有效谐振,工作于一个以上的波段,其中一类称之为 Trap 天线。

  Trap(陷波器)是由电感和电容组合而成,通常是由一个电感器和一个电容器并联连接。

  当电波频率等于该并联回路的谐振频率时,该回路即呈现出很高的阻抗,可视为开路;如电波频率低于谐振频率时,回路呈感性;而电波频率高于谐振频率时,则呈容性。

一种四波段 Trap Dipole

  图中 Trap A、B、C 的谐振频率,分别为 7MHz、14MHz 和 28MHz,它们各自对一个特定的频段。呈现高阻抗特性,而对其它频率,只呈现极小的感抗或容抗。

  这样,在不同的波段上,Trap A、B、C 就像电子开关一样,如同连接或断开天线的各个部份,以达到自动改变天线长度的效果。我们自制的 Trap 天线,均是如此工作的。

天线电气长度随频率变化始终处于谐振状态

  另一种 Trap 形式,常见于商品天线中,与前述的原理略有不同。这种天线的 Trap,一般并不谐振于某个业余波段上,而是在业余波段之外。

  当工作的业余频率低于 Trap 的谐振频率时,Trap 呈现电感性,相当于加在天线上的电感,有延长天线电气长度的作用;反之,当工作频率高于 Trap 的谐振频率时,Trap 呈现电容性,有如串联在天线臂上的电容,可以缩短天线的电气长度。如此一来,天线的物理长度不变,而电气长度则随工作频率变化而变化,可保证天线始终处于谐振状态。

  Trap 有如此功效,不仅使用在直立天线、水平双极天线上,而且广泛用在多波段指向天线上,以避免每个波段,都架设一支指向天线所带来的种种问题。

TRAP 可用传输线代替

  Trap 也可用传输线替代,一段一端短路的 1/4λ (波长 )的传输线,和一个在相应频率上谐振的电感电容并联回路,其效果是完全相同的。

  由于普通 Trap 中的电感和电容器,需要作防水和耐高压的处理,传输线型的 Trap,就显示出其优点,经常被用在商品化的多波段天线,尤其是 VHF 多波段指向天线上。

简易实用的三波段 TRAP DIPOLE

G3TKN 所设计的三波段 Linear Trap Dipole
 

  图中的 Trap 即为一端短路的 1/4 λ传输线 (50Ω同轴电缆,例如 RG- 58/U) ,谐振频率为 14MHz。所以两个 Trap 之间,是工作于 14MHz 的 Dipole;但是对于 7MHz,Trap 则呈感性,这时,整个天线谐振在 7MHz 上电感加载的 Dipole;而对于 21MHz 的二倍频,它也能在整个天线长度上谐振工作。

  尚要补充的是:电缆的两端要妥善密封,以利防潮;而由于 Dipole 本身,增加了电缆的额外重量,若架成倒 V 型 (Λ型 ),将会更好。

  天线的两端在实际架设时仍须调整,即所谓的Cut and Try;而此天线承受的功率,不可大于 250W。

  如此即大功告成。是不是很容易制作一支实用的多波段 DIPOLE 天线?

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