Трапы из коаксиального кабеля

Трап из коаксиального кабеля имеет хорошие параметры, конструктивную простоту и низкую стоимость. Его принцип: если намотать катушку трапа оплеткой коаксиального кабеля, а в качестве конденсатора использовать емкость между центральной жилой и оплёткой, то получится параллельный LC контур (рис.1).


Рис. 1.

Несмотря на кажущуюся очевидность идеи, трап из коаксиального кабеля известен относительно недавно. Его описал R. Johns (W3JIP) лишь в 1981 году.

Достоинствами трапа из коаксиального кабеля:

Недостатки тоже есть, как же без них:

Для повышения ROE используют схему включения, показанную на рис. 2.


Рис. 2.

Это тот же самый трап, но с измененной схемой включения концов. Последовательно со входом кабеля (слева по рис. 2) включен его выход.  

Вам это ничего не напоминает? Тогда посмотрите на следующий рисунок:


Рис. 3.

На рис. 3 мы видим  ту же самую схема соединений, что и на рис. 2 (вход свитой в спираль линии включен последовательно с ее выходом). 

Но на рис. 3 изображен не трап. А широкополосный трансформатор на длинной линии. С коэффициентом трансформации сопротивлений 1:4.

Поэтому коаксиальный трап по схеме рис. 2 представляет собой комбинацию трапа по схеме рис. 1 и трансформатора сопротивлений 1:4 на линии. 

Трансформация сопротивлений влияет  только на сопротивления, но оставляет неизменными резонансную частоту и добротность.

Таким образом, трап по схеме рис. 2  имеет такие же Q и резонансную частоту, как и по схеме рис. 1, а ROE вчетверо выше.

 

При мощности в 100 Вт трап должен быть рассчитан (с двукратным запасом по напряжению для надежности) на 2 кВ пикового напряжения, а при 1 кВт - на 6 кВ. Тип кабеля выбирается исходя из этих напряжений.

Для большинства кабелей с изоляцией из сплошного полиэтилена справедлива следующая грубая оценка: кабели внешним диаметром 5 мм пригодны для длительной и надежной работы в трапах при мощности до 100 Вт в схеме рис. 1 и до 400 Вт в схеме рис. 2, кабели диаметром 10 мм - при 1 и 4 кВт соответственно.

 

Точный расчет коаксиального трапа делается окном Coax trap в утилитах моделировщика GAL-ANA.

Расчет проводится с учетом трансформации импеданса длинными линиями с  реальными потерями.  Обеспечивает точность совпадения расчетной резонансной частоты с практикой лучше 1%  (сильно подозреваю, что это уже влияние соединительных проводов).

Помимо высокой точности это окно имеет полезную функцию расчета диаметра каркаса трапа под точно заданное  число витков (не пробовали намотать что-то вроде 4,72 витка?).

 

В более простой программе VE6YP (или в ее русифицированном варианте) делается упрощенный расчет без учета затухания в кабеле и трансформация им импедансов. Поэтому программа VE6YP определяет резонансную частоту с погрешностью несколько %. Также не следует принимать  всерьез, выдаваемые программой VE6YP эквивалентные  L и С трапа и уж тем более не надо подставлять их в модель.

Дело в том, что коаксиальный трап в полосе частот в принципе не может быть заменен LC-контуром из отдельных сосредоточенных катушки и емкости. 

Просто, потому, что  трансформация импедансов линией зависит от ее электрической длины, т.е. от частоты. А следовательно емкость трапа с частотой не остается постоянной. Получается контур с конденсатором, емкость которого меняется от частоты. Кроме того, в программе VE6YP не учитывается описанная выше трансформация импедансов 1:4 в схеме рис. 2.

Поэтому для простого конструктивного расчета и изготовления трапов программа VE6YP подходит (несколько % погрешности по частоте легко выбираются при настройке).

А для точного расчета, включения коаксиального трапа в модель антенны и изучения его АЧХ (которая, отличается от АЧХ простого LC контура из-за изменения емкости  кабеля с частотой) требуется окно Coax trap в утилитах моделировщика GAL-ANA. 



Бонн, февраль 2011

На главную - Main page >>