TRAP-антенны


Приветствую, дорогие друзья, и с праздниками! С Вами Тимур Гаранин.
Некоторые из Вас интересовались таким типом антенн как TRAP-антенны. Эти антенны являются простейшим примером применения фильтров в антенных системах.
TRAP-антенны – это антенны, которые в своём полотне содержат параллельные колебательные контуры. Иначе говоря, представляют собой последовательно включённые отрезки полотна, соединённые через контуры, в лучшем случае, или просто через дроссели.
TRAP-антенны позволяют работать в нескольких диапазонах с хорошим КПД. В этом основное их назначение. Само слово TRAP означает ловушка, КК не пропускает волны в полотне на своей резонансной частоте.
Каков принцип работы TRAP-антенн?
Мы все знаем, что параллельный КК представляет собой разрыв цепи на резонансной частоте. Это свойство КК можно легко использовать для того, чтобы на определённых частотах разрывать полотно антенны.
Как это реализовано?
Представим себе обыкновенный диполь, допустим на частоту 300 МГц. Длина волны составляет метр, следовательно размах полуволнового диполя – полметра.
А теперь повесим на концы диполя колебательные контуры на частоту 300 МГц. Упадёт ли КПД антенны из-за них? Нисколько. Но теперь у нас появилась возможность подключить ещё отрезки полотна с внешних сторон, добавив ещё один диапазон к антенне. Допустим мы удлинили полотно до метра, получив возможность работать ещё и на частоте 150 МГц.
Колебательные контуры на частоте 300 МГц разрывают полотно, поэтому диполь на 300 МГц работает так, как будто полотно заканчивается на колебательном контуре.
А для частоты 150 МГц контуры преграды не составляют, поэтому на 150 МГц работает весь метровый диполь.
Таким образом, используя колебательные контуры, мы заставили одно полотно работать в двух диапазонах. В принципе, таким образом можно было бы добавлять ещё очень много диапазонов, если бы контуры были идеальными.
Но контуры не идеальны. Они создают и потери, и утечки волн между отрезками полотна.
Более того, на практике можно часто встретить TRAP-антенны, в которых колебательные контуры заменены просто дросселями, т.к. реактивное сопротивление дросселя прямо пропорционально частоте. Для более высокой частоты дроссель представляет бОльшее сопротивление, чем для низкой. Однако применение дросселей вместо КК убивает КПД антенны в хлам, поэтому применять дроссели я бы не рекомендовал.
Есть ещё одна особенность. Т.к. добротность КК ограничена, то обычно стараются делать TRAP-антенны на диапазоны, хорошо отличающиеся по частоте, обычно в два раза. При таком соотношении частот АЧХ контура не заезжает на более низкую частоту большего диполя и поэтому КПД системы вполне приемлем.
А вот делать TRAP-антенны на близкие диапазоны, т.е. когда размер большего диполя лишь немного превышает размер внутреннего диполя, полностью лишено смысла, т.к. КК будет полностью блокировать волны внутри большого диполя.

В TRAP-антеннах резонировать могут не только маленький и большой диполи, но и отрезки полотна, подключённые к краям антенны, как самостоятельные полуволновые вибраторы.
Это свойство используется для создания коллинеарных антенн. В этом случае длины крайних отрезков и внутреннего диполя совпадают. Например — всё те же полуметровые отрезки, и разделять их будут контуры ровно на 300 МГц.
Если бы контуров не было, то каждые полволны ток в полотне менял бы направление на противоположное. Но благодаря КК ток во всех полуволновых отрезках сонаправлен, такая система на частоте 300 МГц будет работать как коллинеарная антенна.
Кроме того, что система будет работать на 300 МГц, она будет ещё иметь дополнительный диапазон на 100 МГц, как диполь размером в полтора метра.

Очень редко можно встретить TRAP-антенны с большим количеством отрезков и перестраиваемыми КК. Такие системы позволяют гибко управлять частотными свойствами.
Однако стоит помнить, что слабым местом всех TRAP-антенн являются именно колебательные контуры. Чаще всего используются контуры с открытой индуктивностью. Их легко настроить на заданную частоту, изменяя количество витков, но именно такие индуктивности обладают самыми большими потерями из-за того, что имеют открытый магнитный поток.
С точки зрения КПД и добротности лучше всего использовать замкнутые индуктивности в контурах. Однако их сложнее перематывать для настройки на нужную частоту.
Та же ситуация с конденсаторами. КПЕ легче подстроить, но у них и потери самые большие.
Поэтому каждый радиолюбитель ищет компромисс под свои нужды.
Применять TRAP антенны имеет смысл и на средних волнах, и на коротких, просто для удобства транспортировки и установки и чтобы с одной антенной работать в нескольких диапазонах.
А вот на СВЧ таких систем я не встречал, хотя могу и ошибаться.
А теперь сделаем краткие выводы:
1. TRAP-антенны содержат в своём полотне параллельные колебательные контуры
2. Позволяют работать в нескольких диапазонах с хорошим КПД
3. Могут работать в режиме коллинеарных антенн
4. КПД TRAP-антенн зависит от качества КК
5. Применяются в основном на средних и коротких волнах
Если ролик был для Вас полезен, обязательно ставьте лайк и поделитесь им. Пусть у канала будет больше подписчиков. Вопросы и предложения оставляйте в комментариях, пишите, какие темы Вы хотели бы рассмотреть.
Всех с праздниками, удачи в новом году!

Фрактальные антенны и линии задержки https://crit1.ru/fractal/
Видеокурс «Антенны» https://crit1.ru/Antennas/
Усилители Мощности https://crit1.ru/um/

Запись опубликована в рубрике Образовательные ролики с метками , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *