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TRAP 天線的工作原理

No.18   1994 June   p78~79,   by 徐玓 / BZ1DCH 北京郵電大學 39 號信箱



    筆者在北京郵電大學 (原郵電學院 BY1BY),主修無線電工程,對天線尤感興趣,每見路邊新穎天線,必駐足觀望,久之成癖。見 CQ 雜誌陸續刊出天線製作的文章,一時按捺不住,拋出磚頭一塊,請同好多指正。

    本文簡要介紹兩種 TRAP 天線不同的工作原理,以及使用同軸電纜製作,簡單、巧妙而實用的三波段 LINEAR TRAP 雙極天線。


TRAP 就像電子開關

    我們知道,許多天線均可有效諧振,工作於一個以上的波段,其中一類稱之為 Trap 天線。

    Trap 是由電感和電容組合而成,通常是由一個電感器和一個電容器並聯連接。

    當電波頻率等於該並聯回路的諧振頻率時,該回路即呈現出很高的阻抗,可視為開路;如電波頻率低於諧振頻率時,回路呈感性;而電波頻率高於諧振頻率時,則呈容性。

    圖 1 所示的是一種四波段 Trap Dipole。圖中 Trap A、B、C 的諧振頻率,分別為 7MHz、14MHz 和 28MHz,它們各自對一個特定的頻段。呈現高阻抗特性,而對其他頻率,只呈現極小的感抗或容抗。

    這樣,在不同的波段上,Trap A、B、C 就像電子開關一樣,如同連接或斷開天線的各個部份,以達到自動改變天線長度的效果。我們自製的 Trap 天線,均是如此工作的。

Fig 01
圖 1:利用 TRAP 製作的四波段 DIPOLE 天線。



天線電氣長度隨頻率變化始終處於諧振狀態

    另一種 Trap 形式,常見於商品天線中,與前述的原理略有不同。這種天線的 Trap,一般並不諧振於某個業餘波段上,而是在業餘波段之外。

    當工作的業餘頻率低於 Trap 的諧振頻率時,Trap 呈現電感性,相當於加在天線上的電感,有延長天線電氣長度的作用;反之,當工作 頻率高於 Trap 的諧振頻率時,Trap 呈現電容性,有如串聯在天線臂上的電容,可以縮短天線的電氣長度。如此一來,天線的物理長度 不變,而電氣長度則隨工作頻率變化而變化,可保證天線始終處於諧振狀態。

    Trap 有如此功效,不僅使用在直立天線、水平雙極天線上,而且廣泛用在多波段指向天線上,以避免每個波段,都架設一支指向天線所帶來的種種問題。


TRAP 可用傳輸線代替

    Trap 也可用傳輸線替代,一段一端短路的 1/4λ (波長) 的傳輸線,和一個在相應頻率上諧振的電感電容並聯回路,其效果是完全相同的。

    由於普通 Trap 中的電感和電容器,需要作防水和耐高壓的處理,傳輸線型的 Trap,就顯示出其優點,經常被用在商品化的多波段天線,尤其是 VHF 多波段指向天線上。


簡易實用的三波段 TRAP DIPOLE

    圖 2 是 G3TKN 所設計的三波段 Linear Trap Dipole。圖中的 Trap 即為一端短路的 1/4 λ傳輸線 (50Ω同軸電纜,例如 RG- 58/U) ,諧振頻率為 14MHz。所以兩個 Trap 之間,是工作於 14MHz 的 Dipole;但是對於 7MHz,Trap 則呈感性,這時,整個天線諧振在 7MHz 上電感加載的 Dipole;而對於 21MHz 的二倍頻,它也能在整個天線長度上諧振工作。

Fig 02
圖 2:G3TKN 設計的實用 7/14/21MHz 三波段 LINEAR TRAP DIPOLE。

    尚要補充的是:電纜的兩端要妥善密封,以利防潮;而由於 Dipole 本身,增加了電纜的額外重量,若架成倒 V 型 (Λ型),將會更好。

    天線的兩端在實際架設時仍須調整,即所謂的 "Cut and Try";而此天線承受的功率,不可大於 250W。

    如此即大功告成。是不是很容易製作一支實用的多波段 DIPOLE 天線? END



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