SuperminarenandClaude Sonnet 5.5
f7fa8cfbc1
- Sections and slides rewritten in Swedish; German law and institutions replaced by Swedish/CEPT/ITU equivalents (PTS, SSA, PTSFS 2025:1, SSMFS 2008:18), unverified statements marked "% TODO VERIFY" - New toc: INSTEG, HAREC, UPPGRADERING; section idents are Swedish (see ident-map.tsv) - Exam-question tags, BNetzA question pool, solutions and the German SWL course removed - Static pages, snippets, applets, READMEs and image alt-texts translated - TikZ labels translated; SVG drawings regenerated (drawing 689 still fails to build upstream: it references a missing photo) - Changed from the original: not endorsed by DARC e.V., SSA or PTS Co-Authored-By: Claude Sonnet 5.5 <noreply@anthropic.com>
4.1 KiB
Flerbandsantenner som är resonanta på flera band har vi redan träffat på, t.ex. den ändmatade antennen med 1:49-transformator. Låt oss återvända till exemplet från avsnittet ”Ström- och spänningsmatning II”: En mittmatad halvvågsdipol kan förutom vid sin grundfrekvens i princip också vara resonant vid udda multiplar av den frekvensen. En dipol för $\qty{80}{\meter}$-bandet med grundfrekvensen \qty{3,5}{\mega\hertz} har till exempel ytterligare resonanser ungefär vid \qty{10,5}{\mega\hertz} och \qty{17,5}{\mega\hertz}.
Vid jämna multiplar av grundfrekvensen, till exempel \qty{7}{\mega\hertz} eller \qty{14}{\mega\hertz}, ligger däremot ett strömminimum i den mittre matningspunkten och därmed en hög impedans. De frekvenserna är därför inte utan vidare användbara med en enkel mittmatad dipol. Ett sätt att skapa extra resonanser på just sådana frekvenser är den så kallade spärrkretsdipolen, även kallad trapdipol.
I en spärrkretsdipol sitter minst en parallellsvängningskrets av en spole och en kondensator i varje dipolhalva. En sådan svängningskrets kallas trap (engelska för ”fälla”). En parallellsvängningskrets är högohmig vid sin resonansfrekvens (se bild [ref:a_sperrkreis]). Den fungerar då som spärrkrets och hindrar i stort sett att ström flyter in i den yttre delen av dipolen. På så vis kan samma dipol ha olika elektriska längder på flera frekvensband.
[picture:1036:a_sperrkreis:Kvalitativ frekvensgång för en parallellsvängningskrets (spärrkrets)]Hur en trap påverkar dipolen beror på hur driftfrekvensen ligger i förhållande till trapens resonansfrekvens f_\mathrm{res}.
- Vid
f=f_\mathrm{res}är parallellsvängningskretsen högohmig och fungerar som spärrkrets. Dipolens yttre del skiljs då i stort sett från den inre delen. - Vid
f<f_\mathrm{res}dominerar trapens induktiva verkan. Den fungerar ungefär som en förlängningsspole och förlänger strålaren elektriskt. - Vid
f>f_\mathrm{res}dominerar trapens kapacitiva verkan. Då blir strålaren elektriskt något kortare.
[include:applet_traps]
Resonansfallet är det mest åskådliga. Används dipolen vid trapens resonansfrekvens (t.ex. \qty{7,05}{\mega\hertz} i vår bild) är parallellsvängningskretsen högohmig. Det flyter därför bara lite ström i dipolens yttre del. Dipolen beter sig ungefär som om den slutade där trapen sitter.
Det sambandet kan användas för att konstruera en tvåbandsdipol. För det högre frekvensbandet bestäms den verksamma dipollängden i huvudsak av avståndet mellan de två traparna. De yttre trådstyckena kopplas vid den frekvensen i stort sett bort av trapens spärrverkan, som om de inte fanns, och dipolen beter sig som en kortare dipol.
Används dipolen däremot med en frekvens under trapens resonansfrekvens (t.ex. \qty{3,5}{\mega\hertz} i vår bild) är svängningskretsen inte längre högohmig. Dess induktiva verkan dominerar. Trapen fungerar därmed ungefär som en förlängningsspole och förlänger dipolen elektriskt. Hela dipolen inklusive de yttre trådstyckena kan då användas för ett lägre frekvensband.
Vid en frekvens över resonansfrekvensen dominerar i stället trapens kapacitiva verkan. Trapen verkar då elektriskt förkortande och kan till och med vara resonant på t.ex. \qty{14}{\mega\hertz}. Även den effekten bör beaktas när man dimensionerar en spärrkretsdipol.
Med flera trap-par kan dipoler byggas för ännu fler frekvensband. Trapen för de högsta frekvenserna sitter då längst in, eftersom den kortaste verksamma dipollängden behövs där.
Den innersta trapen ställs därför in på den högsta avsedda frekvensen. Nästa trap-par längre ut ställs in på nästa lägre frekvens och så vidare. Ju lägre driftfrekvensen är, desto större delar av dipolen blir verksamma.
Traps används inte bara i dipolantenner. Även i riktantenner som yagiantenner kan spärrkretsar användas i de enskilda elementen för att göra antennen användbar på flera frekvensband.