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Uso de trampas de antena

Las antenas «entrampadas» ( con trampas de RF ) tienen una larga y no siempre ilustre historia en el uso de radioaficionados.

En este artículo se analizarán las trampas de RF con cierto detalle y finalmente se harán algunas sugerencias sobre cómo se pueden usar.

¿Qué es una trampa de antena?

Una trampa es un circuito sintonizado en paralelo (un condensador en paralelo con un inductor).

Circuitos sintonizados en paralelo (PTC) : Se utilizan en todo tipo de aplicaciones de radio ya que son selectivos: en este contexto, un PTC tiene una frecuencia de resonancia, la que tiene una alta impedancia [1].
A frecuencias por debajo de la frecuencia resonante, el la reactancia del circuito sintonizado en paralelo será inductiva; por encima de la frecuencia resonante la reactancia será capacitiva [2].

Modelado de trampas

Las trampas se modelan en software de antena con un modelo que asume un capacitor perfecto y un inductor con una pequeña resistencia en serie que tiene en cuenta la resistencia del conductor y pérdidas del núcleo.


Uso de trampas

Cuando se usa en un sistema de antena, se puede usar una trampa para aislar una parte de la antena de otro.

Esta es la aplicación más simple de trampas.

La sabiduría convencional [3] es hacer resonar la trampa en el borde de la banda inferior de la banda de frecuencia más alta (no he visto ninguna explicación de por qué este enfoque se ha adoptado).

El siguiente diagrama muestra cómo se usa una trampa en un sistema de dipolo de dos bandas, la trampa es resonante en la más alta de las dos bandas de frecuencia y aísla esa parte de la antena en esa banda.


Sobre el banda inferior la trampa aparece como un inductor, esto significa que en la frecuencia inferior la antena es un poco más corto de lo que sería sin la trampa. Este acortamiento se puede controlar seleccionando un
relación LC adecuada. El uso de una trampa también tiende a reducir el ancho de banda utilizable en la antena en la frecuencia más baja.

https://www.pa1m.nl/80-160-antenna-for-the-small-garden/

Esta es la forma más común de usar trampas y, en muchos sentidos, es la más fácil.

Ajustar un un «entrampamiento» de antena es fácil, siempre que siga una regla simple: siempre comience el ajuste con la sección de la antena más cercana al punto de alimentación (la sección de mayor frecuencia). Una vez que se ajusta, la sección de frecuencias más bajas, se puede ajustar sin que afecte a la sección de frecuencias más altas.

Nuestro ejemplo usa dos trampas, una en cada pata del dipolo para dar dos bandas. La idea puede ser extendida para dar tres bandas al tener dos trampas en cada pata del dipolo. Más allá de tres bandas el ancho de banda de la antena en la banda más baja y la coincidencia suele ser problemática.

Este método de usar trampas, si bien es el más simple, también es la forma con más pérdidas de usar trampas.

Es esa pérdida potencial asociada a las trampas lo que ha dado lugar a su mala reputación.

Esta mala reputación, creo que surgió debido a problemas asociados con algunas marcas de antenas direccionales con trampas de uso generalizado en las décadas de 1970 y 1980.

Las trampas utilizadas en estas antenas sufrían de problemas de confiabilidad, posiblemente debido a la entrada de agua y añadiendo a esto algo de «demasiado optimismo» en sobreestimar la potencia que las trampas podían manejar, por parte de los fabricantes, hacía que las trampas se quemaran lo cual no ayudó mucho que digamos.

Otro factor que puede haber empañado el nombre de las trampas es el uso de trampas hechas únicamente de cable coaxial [4][5]. Estas son, sin duda, una idea muy inteligente, pero son, relativamente, aportadoras de pérdidas y, a menudo, pesadas en comparación con las trampas de elementos agrupados (las que están hechas con inductores y capacitores). Las pérdidas inherentes a menudo son aceptables cuando se intercambian por conveniencia y facilidad de fabricación, recordando, claro, que todas las antenas tienen pérdidas.
La otra desventaja de las trampas coaxiales es que el diseñador tiene es que
no hay control sobre la relación LC. Esto puede ser un problema en el diseño de antenas de tamaño reducido. Para una mirada detallada a las pérdidas de trampas, recomiendo el artículo de Tom W8JI [6].

Las características fuera de resonancia de los PTC se pueden usar de otra manera para hacer antenas multibanda.

Mediante el uso de una trampa resonante entre las dos bandas, las pérdidas debidas a las trampas se reducen aún más [2] y se aumenta el ancho de banda de la antena en la banda inferior. Es discutible si «trampa» es la
término correcto para describir un PTC usado de esta manera.

Sin embargo, hay desventajas en este enfoque:

1.- El ajuste de antenas con trampas fuera de frecuencia puede ser difícil porque las dos secciones de la las antenas no están aisladas entre sí y, por lo tanto, interactúan. Esto significa que no hay una sola
“longitud correcta” para cada sección. Se pueden pasar muchas horas felices descubriendo que hay numerosas soluciones potenciales dependiendo de dónde se encuentre la «trampa».

2.- La longitud total de la antena es mayor que la de un dipolo trampa convencional. Yardley [7] sugiere que la frecuencia resonante del PTC para las «trampas» fuera de frecuencia debería ser la media geométrica de las dos bandas. No creo que sea muy crítico.
Si bien las trampas se usan con mayor frecuencia para fabricar antenas dipolo multibanda o como parte de antenas Yagi, son igualmente útiles para hacer antenas multibanda de media onda alimentadas por un extremo.

Fabricación de TRAMPAS

Aquí vemos cómo se pueden hacer trampas para usar en antenas de cable.

Las trampas para uso en sistemas Yagi son mecánicamente diferentes para dar cuenta de su diferente aplicación: eléctricamente, son idénticos.
Las trampas para antenas de alambre son relativamente simples de hacer si tiene el equipo de prueba adecuado.

Para trampas de elementos agrupados, un buen punto de partida es elegir un valor de capacitancia (uno que tenga en su caja de chatarra es un buen comienzo) y luego calcule el valor correspondiente de inductancia para su
frecuencia de resonancia deseada [1]. Para empezar elegiría una capacitancia de entre 30 y 50pF para trampas entre 14 y 30 MHz. Utilice un condensador que sea adecuado para RF y razonablemente estable a la temperatura, como uno tipo de mica plateada.

El inductor tendrá que ser hecho. Puede enrollar una bobina en un anterior o usar un núcleo toroidal. Una bobina enrollada en una bobina anterior tendrá una Q más alta (menos pérdida) pero será más voluminoso que una bobina enrollada en un toroide La mayor parte de la bobina puede ser una consideración si las trampas se van a utilizar como parte de una antena portátil. Una bobina abultada podría tender a engancharse en las ramas.
Hay muchas aplicaciones de software disponible que lo ayudará a diseñar su bobina, por ejemplo, [8].

Conecte el condensador y el inductor en paralelo.

Las trampas coaxiales se pueden diseñar utilizando el excelente software de Tony Field [9]. También puede desear leer el Artículo de G4HFQ sobre trampas coaxiales [10].

Para ajustar su trampa, la mejor herramienta a utilizar es un analizador de red calibrado. Las vueltas de alambre en tu toroide o lo que hayas seleccionado, se pueden separar o acercar para lograr la frecuencia de resonancia correcta.

Este proceso de ajuste suele ser más fácil con núcleos toroidales. VK4ADC muestra varios métodos para ajuste de trampas [11]. Si sus trampas se van a usar como pares (en un dipolo, por ejemplo), su resonancia las frecuencias deben estar cerca unas de otras para preservar la naturaleza equilibrada de la antena.

Otras formas de usar trampas

Las trampas también se pueden usar como parte de un diseño más complejo. Un ejemplo es la antena trampa multibanda diseñado por Bob J. Van Donselaar [12]. Aquí, un par de trampas se usa inteligentemente para implementar una antena de 5 bandas, aunque requiere un sintonizador de antena para ser utilizado.

Trampas de «reacondicionamiento»

Si tiene una antena dipolo, a menudo puede agregar bandas de frecuencia más altas adicionales insertando trampas.

Un dipolo necesitará trampas en cada pata de la antena. Usando la fórmula habitual del dipolo y calculando la longitud del dipolo en la banda superior.

Agregue un pequeño porcentaje a la longitud y corte su dipolo. Insertar
la trampa y ajuste la parte de la frecuencia mayor del dipolo para la resonancia. Una vez hecho esto, ajuste la parte de la frecuencia más baja para la resonancia. Debido al efecto de carga de las trampas, la longitud total será un poco más corto que antes.


Referencias
[1] http://www.allaboutcircuits.com/vol_2/chpt_6/2.html
[2] http://arcarc.xmission.com/PDF_Electronics/RLC%20circuits%20&%20Resonance.pdf
[3] Trampa o no Trampa, Antennex, LB Cebik
[4] Construya una antena dipolo eficiente en el espacio para 40, 80 y 160 metros, Al Buxton, QST, julio de 1992
[5] Dos nuevos dipolos de trampa multibanda, Al Buxton, QST, agosto de 1994, página 166
[6] https://www.w8ji.com/traps.htm
[7] Diseño de antenas trampa: un nuevo enfoque, Yardley B., Ham Radio, agosto de 1987
[8] http://www.dl5swb.de/html/mini_ring_core_calculator.htm
[9] https://www.qsl.net/ve6yp/CoaxTrap.html
[10] www.g4hfq. co .uk/g2hcg/ traps .doc (descarga un archivo doc)
[11] https://www.vk4adc.com/web/index.php/hf-projects/46-antenna-traps/114-tuning-hf-coaxtraps
[12] http://home.scarlet.be/on9cvd/E-Multiband%20trap%20antenne.htm


Cortesía de nuestros amigos y proveedores SOTABEAMS !
Fabrica de una gran gama de trampas para antenas.
http://www.sotabeams.co.uk


Mario

Amante de la radio.

Un comentario

  1. Buen articulo Mario, de hecho muchas antenas verticales multibanda comerciales usan este principio para funcionar.

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