home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Monster Media 1994 #1 / monster.zip / monster / HAM / TRAP01.ZIP / TRAP01.TXT
Text File  |  1994-01-02  |  10KB  |  201 lines

  1. traps01.wp
  2. by Frank Kamp
  3. K5DKZ
  4. Dec 1993
  5.  
  6.  
  7.  
  8.                     Multi Band Antenna Traps
  9.  
  10.  
  11.      These devices are called Traps, but they are actually more
  12. like frequency sensitive switches.  They are parallel resonant,
  13. high Q, tuned circuits which provide a very high impedance at their
  14. frequency of resonance.
  15.  
  16.      An example of their use can best explain their operation. 
  17. Take, for example an 80/40 meter trap dipole.  The center section
  18. of this antenna is a normal 40 meter dipole of conventional length. 
  19. One end of each trap is connected to the ends of this dipole.  The
  20. other end of the trap is connected to additional lengths of wire
  21. (typically 21 feet) to allow the complete antenna to resonate on 80
  22. meters.
  23.  
  24.      The resonant frequency of the traps should be the frequency
  25. you wish to use in the 40 meter band.  The additional 21 foot
  26. lengths of wire should be adjusted so that the antenna resonates at
  27. your choice of frequency for the 80 meter band.  Note that each leg
  28. of the dipole is only a little over 50 feet long making it about 20
  29. percent shorter than a full sized 80 meter dipole.
  30.  
  31.      On 40 meters, the traps have a very high impedance,
  32. effectively disconnecting the two 21 foot lengths of wire needed
  33. for 80.  On 80 meters, the traps act as loading coils permitting
  34. the antenna to be shorter than a conventional 80 meter dipole.
  35.  
  36.      The 80/40 meter trap dipole example will work on all bands
  37. (80, 40, 20, 15, and 10), but will work most efficiently on 80 and
  38. 40.  If this sounds to good to be true (shorter antenna with
  39. multiple band performance), there are some compromises to be
  40. considered.  On 80 meters even a full sized dipole cannot provide
  41. an SWR of less than 2:1 across the entire band.  On 40 meters, we
  42. have the same problem to a lesser extent.  A trap dipole exhibits
  43. an even narrower bandwidth than a full sized antenna.  Still, if
  44. your use of these bands can be served with a 200khz to 250khz
  45. bandwidth, a trap dipole can be a good solution.
  46.  
  47.      Another compromise of a trap dipole is the requirement for the
  48. traps.  Conventional traps are constructed of high voltage
  49. transmitting type capacitors and heavy B&W miniductor stock.  They
  50. are not particularly difficult to make, but the parts are expensive
  51. and they are subject to drift in frequency when exposed to adverse
  52. weather conditions.  However, there is a method of building traps
  53. that is very inexpensive, can withstand full legal power limits,
  54. and is relatively stable under even the most adverse weather
  55. conditions.
  56.  
  57.      The 1988 ARRL Handbook alludes to this method of trap
  58. construction but does not give any specific data.  I have built a
  59. set of traps using this method and would like to share the
  60. information with anyone interested in homebrewing a trap dipole.
  61.  
  62.      My traps were built to be used in an 80/40 meter dipole as in
  63. the example given.  The same method of construction can be used for
  64. other frequencies with the turns reduced to cover the higher
  65. frequencies.
  66.  
  67.      The method of construction alluded to in the handbook uses a
  68. coil of coax to form the tuned circuit of the trap.  The shield of
  69. the coax forms the coil.  The center conductor of the coax on one
  70. end of this coil is connected to the shield at the opposite end. 
  71. This allows the capacitance between the center conductor and the
  72. shield to act as the capacitance that resonates the assembly.
  73.  
  74.      Aside from the low cost, this method reduces resistive losses
  75. in the coils to an absolute minimum.  The shield portion of the
  76. RG62AU coax I used is electrically equivalent to using quarter inch
  77. copper tubing.  The capacitor formed by this assembly is capable of
  78. withstanding several thousand volts of RF allowing the use of high
  79. power on 40 meters.  Although I used RG62AU, RG58 or RG59 would
  80. serve as well.  RG8 may also be usable, but it's stiffness might
  81. require a larger diameter coil form and may result in a heavier
  82. assembly.
  83.  
  84.      My traps were wound on two 6.5 inch long pieces of schedule 40
  85. PVC pipe 1.25 inches O.D.  I found that 20.5 turns would resonate
  86. at 7.285 mhz, my chosen 40 meter frequency.
  87.  
  88.      Each end of the PVC pipe was prepared by drilling two opposing
  89. holes in it about 0.25 inches in from each end.  Solid number 12
  90. copper wire was inserted through these holes and bent around the
  91. PVC to form a loop with the wire inside the pipe.  These
  92. terminations were used to attach the antenna wire as well as
  93. provide a tie point for the coil of coax.
  94.  
  95.      Each trap will require 80.5 inches (6.7 feet) of coax.  Start
  96. with seven feet and trim it up to the frequency you want in the 40
  97. meter band.  Each length of coax is prepared by stripping about 2
  98. inches of outer insulation from each end.  The shield is unbraided
  99. and twisted at each end.  The center conductor at one end is
  100. stripped of insulation for a length of about 1 inch.
  101.  
  102.      Start your winding by drilling a hole just large enough to
  103. pass the coax through the PVC pipe.  This hole should be located
  104. about 0.5 inches in from the end of the pipe.  A close fit of the
  105. coax through this hole will help secure the winding until the holes
  106. are filled with epoxy.
  107.  
  108.      Insert the end of the coax that has the center conductor
  109. stripped through the hole and wrap the shield of the coax around
  110. the number 12 wire at this end.  Solder the shield to the wire. 
  111. Use a 50 to 100 watt iron and do it quickly so that the heat will
  112. not travel up the braid to melt the insulation to the center
  113. conductor.  Let the soldered connection cool completely before
  114. starting the winding.
  115.  
  116.      Now wind about 22 turns of coax onto the pipe.  I estimate
  117. that 22 turns will resonate at the low end of the 40 meter band. 
  118. If you are interested in the higher portion of the band, stop at 21
  119. turns.  Remember, you can always cut off coax to raise the
  120. frequency, but if you get too high in frequency, your best bet is
  121. to start over with a new length of coax.
  122.  
  123.      Mark the pipe at the end of the winding and drill another hole
  124. in the pipe at this location to pass the coax.  The close fit of
  125. the coax into this hole will keep the windings in place.
  126.  
  127.      Prepare a length of wire.  Hookup wire #20, #18, #12, is
  128. adequate.  Cut the wire to 6.5 inches in length.  Strip off 1.5
  129. inches of insulation from each end of the wire.  Solder one end of
  130. the wire to the center conductor of the coax at the end where you
  131. started your winding.  Pass the wire down through the center of the
  132. pipe and twist it's bare end to the coax braid where you finished
  133. the winding.
  134.  
  135.      Pull the hookup wire through the center of the pipe so that
  136. the soldered bare end of the coax center conductor is pulled down
  137. away from the soldered coaxial braid at the end of the coil where
  138. you started the winding.
  139.  
  140.      Now you will need a grid dip meter to check the resonant
  141. frequency of the trap.  Don't rely on the grid dip meter's
  142. calibration.  Use a frequency counter or your communications
  143. receiver to verify the frequency.  (My homebrew grid dip meter
  144. doesn't even have a calibrated dial.  Only it's coils are marked as
  145. to frequency range covered.)  I found that by inserting the coil of
  146. the grid dip meter about 1/8th inch into the end of the PVC pipe an
  147. easily recognizable dip could be obtained.  For your final
  148. frequency check you may want to reduce the coupling between the dip
  149. meter's coil and the trap.  In my case I found a 50khz shift in
  150. frequency as I reduced the coupling.  The dip obtained at the
  151. reduced coupling is the more accurate one.  Also, make certain that
  152. your dip meter is on the right frequency range and that you have
  153. the receiver tuned to the fundamental frequency and not a harmonic. 
  154. My grid dip meter had enough output to register an S9 +20db at the
  155. receiver with the receiver's antenna disconnected.  Use the
  156. receiver's S-meter to zero in on the dip meter's output when
  157. determining frequency or zero beat as you would on an AM signal.
  158.  
  159.      Your first frequency measurement should fall somewhere in the
  160. low end of the 40 meter band.  If it doesn't, and if you did get a
  161. dip on the meter, you may be too low in frequency.  If so, cut off
  162. about two inches from your winding and try again.
  163.                In my case, I found that a one inch reduction in coax length
  164. resulted in an approximate 50khz frequency shift.
  165.  
  166.      As you cut more and more coax from the winding, you will need
  167. to drill additional holes in the PVC for proper termination of the
  168. winding.  The PVC is easily drilled.  This cut-and-try method
  169. requires a little patience, but it is very repeatable.  My first
  170. trap took me two hours to build.  The second was done in 15
  171. minutes.
  172.  
  173.      The coax winding is tight and close spaced onto the PVC form. 
  174. After your final frequency check, trim the finished end of the coax
  175. winding and solder the braid and the short length of hookup wire to
  176. the #12 copper wire termination that you installed in the pipe at
  177. that end.
  178.  
  179.      That completes the trap.  Now all you have to do is build
  180. another one and solder the antenna wires to the copper wire
  181. terminations at each end of each trap.
  182.  
  183.      Note that the number of turns required will only hold true for
  184. RG62AU coax.  Other types of coax may well be used, but the turns
  185. required may vary.
  186.  
  187.      Initially, I was a little concerned as to whether or not the
  188. end terminations I used would hold the strain of supporting the
  189. traps.  The terminations have held through the weather conditions
  190. we have experienced in the last two months.  However, I would not
  191. recommend using anything less than schedule 40 PVC pipe.
  192.  
  193.      If you are interested in building a trap dipole, but not
  194. interested in making the traps, I can offer you a matched set of
  195. traps for the frequency of your choice for $25.  Leave me a message
  196. on this board if you have any comments or require additional help.
  197.  
  198.              Ham Distribution Net BBS (214) 226-1183
  199.  
  200.  
  201.