Tidak semua pengendali radio amatur mempunyai ruang untuk memasang lima antena berasingan. Salah satu penyelesaian klasik ialah antena wayar tunggal berperangkap (trapped long-wire): satu wayar panjang yang diberi makan dari hujung (end-fed), dengan beberapa perangkap LC yang “memotong” wayar secara elektrik pada setiap band. Infografik Engineering Version 1.0 di bawah memaparkan reka bentuk lengkap antena 5-band untuk 80m, 60m, 40m, 20m dan 10m pada kuasa 100 W PEP, daripada susunan wayar dan nilai perangkap hingga prosedur tuning dan senarai bahan (BOM).
Infografik: 5-Band Trapped Long-Wire Antenna (klik untuk paparan penuh).
Konsep: Bagaimana Perangkap LC Berfungsi
Perangkap (trap) ialah litar LC selari yang dipasang di dalam wayar. Pada frekuensi salunannya (f0 = 1 / 2π√LC), impedans perangkap menjadi sangat tinggi, sehingga ia bertindak seperti litar terbuka (open circuit) dan memendekkan antena secara elektrik. Pada frekuensi lain, perangkap membenarkan RF melaluinya dan bahagian wayar yang lebih panjang turut digunakan.
Dengan meletakkan empat perangkap pada jarak berbeza, satu wayar boleh menjadi radiator beresonans bagi lima band. Konsep antena berperangkap ini sudah lama digunakan dalam antena komersial dan buatan sendiri; rujukan umum tentang antena wayar dan penalaan boleh didapati di ARRL dan Wikipedia.
Susunan Antena (End-Fed)
Dari titik suapan (feed point) ke hujung antena, susunan wayar dan perangkap ialah:
| Seksyen | Panjang awal |
|---|---|
| Feed → T10 | 2.50 m |
| T10 → T20 | 5.00 m |
| T20 → T40 | 10.00 m |
| T40 → T60 | 15.00 m |
| T60 → hujung (seksyen penalaan) | 5 – 8 m |
| Jumlah | ± 37.5 – 40.5 m |
Fungsi setiap perangkap
| Perangkap | Frekuensi salunan | Fungsi |
|---|---|---|
| T10 | 28.5 MHz | Memendekkan antena untuk band 10 m |
| T20 | 14.2 MHz | Memendekkan antena untuk band 20 m |
| T40 | 7.10 MHz | Memendekkan antena untuk band 40 m |
| T60 | 5.35 MHz | Memendekkan antena untuk band 60 m |
| Tiada perangkap | 3.6 – 3.8 MHz | Keseluruhan radiator digunakan untuk 80 m |
Cara kerjanya: pada 10 m, hanya bahagian dari feed hingga T10 yang aktif; pada 20 m, sehingga T20; pada 40 m, sehingga T40; pada 60 m, sehingga T60; dan pada 80 m, seluruh wayar digunakan. Pada band yang lebih rendah daripada frekuensi salunan perangkap, perangkap berkelakuan seperti gegelung pemuat (loading coil), jadi panjang fizikal setiap seksyen tidak sama dengan panjang elektrik yang kasar. Inilah sebab nilai awal perlu ditala dengan alat ukur.
Spesifikasi dan Pembinaan Perangkap
| Perangkap | f0 sasaran | L nominal | C nominal | Koil (mengikut infografik) | Kapasitor |
|---|---|---|---|---|---|
| T10 | 28.5 MHz | 1.50 µH | 20.8 pF | Former Ø50 mm, tiub tembaga 4–6 mm, 5½ lilitan, panjang ≈ 28 mm | 20 pF + trimmer 10 pF (≥ 1.5 kV) |
| T20 | 14.2 MHz | 2.50 µH | 50.2 pF | Former Ø50 mm, 8 lilitan, panjang ≈ 40 mm | 39 pF + trimmer 10–20 pF (≥ 1.5 kV) |
| T40 | 7.10 MHz | 5.00 µH | 100.5 pF | Former Ø75 mm, tiub tembaga 6 mm, panjang ≈ 40 mm | 82 pF + trimmer 20 pF (≥ 2 kV) |
| T60 | 5.35 MHz | 8.00 µH | 110.6 pF | Former Ø100 mm, tiub tembaga 6 mm, 8–9 lilitan, panjang ≈ 42–45 mm | 91 pF + trimmer 20–30 pF (≥ 2 kV) |
Semakan kejuruteraan
Saya mengira semula nilai dalam infografik. Hasilnya menggalakkan:
- Resonans L–C: dengan f0 = 1 / 2π√LC, pasangan nilai dalam jadual menghasilkan 28.49 MHz (T10), 14.21 MHz (T20), 7.10 MHz (T40) dan 5.35 MHz (T60), sepadan dengan sasaran.
- Kapasitor: gabungan kapasitor tetap dan trimmer dalam infografik menghasilkan jumlah yang betul untuk setiap perangkap.
- Koil: menggunakan formula Wheeler untuk gegelung solenoid, T10 (Ø50 mm, 5½ lilitan, 28 mm) memberi kira-kira 1.5 µH, T20 (8 lilitan, 40 mm) kira-kira 2.5 µH, dan T60 (Ø100 mm, 8–9 lilitan, 43 mm) kira-kira 8 µH, semuanya selari dengan nilai nominal.
- Perhatian pada T40: bilangan lilitan T40 sukar dibaca pada gambar. Untuk mendapat 5.0 µH dengan former Ø75 mm dan panjang 40 mm, kira-kira 8 lilitan diperlukan; jika infografik bermaksud 11 lilitan, induktans akan menjadi kira-kira 9 µH dan perangkap akan bersalun terlalu rendah. Kira semula sebelum membina.
Seperti yang dinyatakan dalam infografik, semua nilai ialah nilai permulaan. Tuning akhir mesti dibuat dengan VNA atau antenna analyzer, menggunakan kapasitor RF berkualiti tinggi (NP0/C0G atau mika). Pasang setiap perangkap di dalam kotak kalis air (PVC/HDPE), pastikan sambungan pendek dan kukuh.
Sistem Suapan
Susunan suapan yang dicadangkan:
- Radio / transceiver (50 Ω)
- Kabel sepaksi 50 Ω
- Choke arus 1:1 (FT240-31) dipasang berhampiran titik suapan, untuk menghalang arus mod sepunya (common-mode) mengalir pada luar kabel sepaksi; lihat balun dan choke
- UNUN 9:1 (100 W) untuk menurunkan impedans tinggi hujung wayar kepada kira-kira 50 Ω
- Titik suapan (end-fed)
Catatan daripada rekaan: UNUN 9:1 dan tuner luaran disyorkan kerana impedans antena berubah mengikut band. Untuk gambaran tentang tuner antena, lihat rujukan umum.
Contoh Pemasangan
Ilustrasi kedua-dua cara pemasangan (klik untuk paparan penuh).
- A. Inverted-L (disyorkan untuk 80 m): bahagian menegak naik dari titik suapan, kemudian wayar mendatar atau condong. Ketinggian minimum 8 – 15 m. Lihat Inverted-L antenna.
- B. Sloping / horizontal: wayar condong atau mendatar dengan ketinggian minimum 8 – 15 m dan ketinggian hujung 5 – 10 m.
Gunakan tali UV (UV rope) dan penebat (insulator) di hujung wayar, dan pastikan antena jauh daripada talian elektrik.
Counterpoise / Sistem Bumi
Antena end-fed memerlukan jalan balik arus. Infografik mencadangkan permulaan: satu counterpoise 20 m, satu 10 m dan satu 5 m. Counterpoise sangat mempengaruhi SWR dan impedans antena. Kekalkan kedudukan dan panjang yang sama ketika proses tuning, dan lebih banyak radial membawa prestasi lebih baik terutamanya pada 80 m. Rujukan: Counterpoise.
Prosedur Tuning Langkah demi Langkah
- Tune T10: laraskan kapasitor T10 supaya resonans pada 28.3 – 28.6 MHz.
- Tune T20: laraskan T20 pada 14.1 – 14.3 MHz, kemudian semak semula T10.
- Tune T40: laraskan T40 pada 7.0 – 7.2 MHz, semak semula 20 m dan 10 m.
- Tune T60: laraskan T60 pada 5.3 – 5.4 MHz, semak semula 40 m, 20 m dan 10 m.
- Tune 80 m (akhir): potong atau tambah sedikit bahagian T60 → hujung supaya resonans pada 3.6 – 3.8 MHz.
Gunakan kuasa rendah (beberapa watt) semasa tuning awal dan elakkan memancar pada frekuensi di luar peruntukan lesen anda.
Sasaran SWR (Tanpa Tuner)
| Band | Sasaran SWR |
|---|---|
| 80 m | ≤ 2.0:1 |
| 60 m | ≤ 2.0:1 |
| 40 m | ≤ 1.8:1 |
| 20 m | ≤ 1.5:1 |
| 10 m | ≤ 1.5:1 |
Maklumat lanjut tentang SWR boleh dibaca di rujukan umum.
Bill of Materials (BOM)
| Bahan | Kuantiti |
|---|---|
| Wayar tembaga (14–12 AWG), ± 45 m | 1 set |
| Tiub tembaga untuk koil | 1 set |
| Former PVC/HDPE (50, 75, 100 mm) | 1 set |
| Kapasitor RF (20 pF, 50 pF, 100 pF, 110 pF), ≥ 1.5 – 2 kV | 4 pcs |
| Kapasitor trimmer RF (5 – 30 pF), ≥ 1.5 – 2 kV | 4 pcs |
| FT240-31 (choke 1:1) | 1 – 2 pcs |
| UNUN 9:1 (100 W) | 1 pc |
| Kotak kalis cuaca (PVC/HDPE) untuk perangkap | 4 pcs |
| Penebat (roll / eye) | 2 – 4 pcs |
| Penyambung SO-239 / N | 1 pc |
| Tali UV dan cable tie | Secukupnya |
Nota Profesional Sebelum Membina
- Voltan tinggi pada perangkap: pada antena end-fed, voltan RF pada wayar dan perangkap boleh tinggi. Gunakan kapasitor yang bernilai voltan mencukupi, kekalkan jarak dan penebatan yang baik, dan jangan sentuh antena semasa memancar.
- Kehilangan dan kecekapan: setiap perangkap menambah sedikit kehilangan; mutu koil dan kapasitor menentukan kecekapan. Kapasitor berkualiti rendah akan panas dan mengubah frekuensi.
- Cuaca tropika: hujan lebat dan kelembapan akan mengubah frekuensi perangkap jika kotak tidak kedap. Gunakan kotak kalis air, drip loop dan penyambung yang disalut.
- Jalur 60 m: peruntukan 5.3 MHz tidak sama di semua negara. Sahkan status dan syarat penggunaannya di Malaysia dengan MCMC sebelum memancar.
- Keselamatan: jauhkan antena daripada talian elektrik dan kawasan orang ramai; pasang dengan selamat dan jangan bekerja di tempat tinggi ketika hujan petir.
- Versi 1.0 ialah titik permulaan: seperti yang dinyatakan dalam infografik, nilai akhir perlu ditala mengikut lokasi, ketinggian, tanah dan keadaan sekeliling.
Penutup
Antena wayar tunggal berperangkap menunjukkan bahawa satu wayar yang direka dengan baik boleh melayani banyak band dengan kos yang rendah. Dengan kiraan resonans yang betul, komponen berkualiti, choke 1:1, counterpoise yang baik dan tuning teliti menggunakan VNA, antena ini boleh menjadi pilihan praktikal untuk stesen yang ruangnya terhad. Bina, uji dan kongsikan pengalaman anda dengan komuniti JASRA.
Selamat membina & 73!
Rujukan: ARRL – Antennas · Wikipedia – LC circuit · Wikipedia – Inductance · Wikipedia – Random wire antenna · Wikipedia – Inverted-L antenna · Wikipedia – Counterpoise · Wikipedia – Balun · Wikipedia – Antenna tuner · Wikipedia – SWR · Wikipedia – VNA · MCMC · IARU
Read this article in English: 5-Band Trapped Long-Wire Antenna.
