В настоящее время я изучаю основы радио и заметил, что некоторые радиостанции, такие как кристаллические радиоприемники, имеют монопольную антенну, которая, по сути, представляет собой провод, спрятанный в земле. Однако другие радиоприемники, такие как портативная радиостанция, сидящая на моем столе, этого не делают. Нужно ли заземлять антенны?
Почему некоторые радио антенны требуют пути к земле, а некоторые нет?
Ответы:
Извиняюсь за длинный ответ - это сложный вопрос. Я пытался сосредоточиться на основных моментах. Это не означает комплексное лечение антенн.
Земля и Земля.
Если под «землей» вы имеете в виду физически связанный с Землей, то ответ явно отрицательный, иначе спутники связи или космические зонды не сработают. Если под «землей» вы подразумеваете точку в цепи, в которой все остальные напряжения в цепи имеют значение (0 В), то ответ - да.
Антенны работают путем передачи или приема электромагнитной волны. (См. Максвелл, Герц и др.)
ЭМ волна - типы и формы антенн:
ЭМ волны могут быть обнаружены по их электрическому полю или их магнитному полю (или обоим). Волна также может быть поляризована, поэтому антенны также могут быть оптимизированы для этой поляризации. «Усиление» антенны может быть увеличено путем ее направления, добавления дополнительных элементов или использования фасонных отражателей. Отсюда большое разнообразие форм и размеров, а также простые и причудливые дизайны для оптимизации приема (или передачи) на разных длинах волн.
«Простой» монополь.
Вертикальная антенна (обычно используемая с набором кристаллов) обнаруживает электрическое поле. Это перемещает заряд «вверх и вниз» антенны, создавая небольшой, но измеримый переменный ток. Эффект наибольший, когда физические размеры антенны соответствуют длине волны электромагнитной волны. (см. эффекты резонанса). Не требуется, чтобы антенна была подключена к чему-либо .
Этот тип антенны является всенаправленным.
Подключение (слабого) сигнала к приемнику требует настройки и согласования импедансов. Для антенны это выполняется с помощью настраиваемой схемы LC (Tank). Настроенная схема увеличит одну выбранную узкую полосу частот (см. Добротность). Настраиваемая катушка может быть повернута (как в автоматическом трансформаторе), или отдельная катушка может быть использована для оптимизации нагрузки на антенну, так как часть энергии передается в «радио» цепь. Взятие слишком большого количества энергии ослабило бы ответ. Поддержание высокого добротности позволяет легко разделять отдельные передачи. (Селективность)
Чтобы максимизировать этот эффект, длина антенны должна быть связана с длиной волны сигнала. Земля (земля) действует как отражающая поверхность ( не как обратный проводник ) и может удвоить эффективную длину антенны, создавая дипольную антенну. Этот эффект заземления можно улучшить, используя лист металла (хороший проводник) или даже провод.
Обычный массив яги (телевизионная антенна) демонстрирует эту идею. Сигнал берется из сложенного диполя. Другими элементами являются диполи (горизонтально или вертикально поляризованные или оба). Они действуют как пассивные антенны и ретранслируют поступающую волну с фазовым сдвигом, так что они увеличивают уровень сигнала на главной принимающей антенне. Яги чувствительна к направлению.
Портативные радио.
Антенна, принимаемая в портативном радио, представляет собой катушку, намотанную на ферритовый стержень. (рамочная антенна) и обнаруживает компонент магнитного поля электромагнитной волны. Это изменяющееся магнитное поле индуцирует напряжение в катушке. Катушка формирует настроенную цепь с переменным конденсатором. Вторая «выходная» катушка или, возможно, «постукивание» по сопротивлению первичной катушки соответствует схеме усилителя без нагрузки на настроенную цепь, создавая резко настроенную антенну.
Рамочные антенны очень направлены, что вы легко заметите, повернув рацию на 360 градусов.
Обратите внимание, что один конец настроенной цепи подключен к «земле» или 0 В остальной части радиолинии. Вы также можете добавить вторую антенну (длинную проволочную или «штыревую» антенну), обычно подключаемую небольшим конденсатором к «горячему» концу катушки, или, возможно, отдельную катушку на ферритовом стержне. Это тянет в электрическом поле компонент сигнала и улучшает прием.
1
О, так что, когда вы закапываете один конец антенны кристаллического радио, вы предоставляете заземление, а не обратный путь для тока? Можно ли сделать «плавающее» кристаллическое радио с антенной на всю длину волны?
—
Стивен Мелвин
@ StefhenMelvin Да. Фактическая антенна - это бит над землей, который отделен от земли через настроенную цепь или приемную катушку. Большинство наборов кристаллов предназначены для длинных и средних волн, поскольку в них используются передатчики высокой мощности, поэтому из сигнала можно извлечь достаточно энергии для работы гарнитуры. К сожалению, длины волн также очень велики (2000–160 м), поэтому самая короткая четвертьволновая антенна будет около 40 м - это очень длинный отрезок провода, поэтому большинство антенн намного короче, чем оптимальные. Посмотрите на techlib.com/electronics/allband.htm
—
JIm Dearden
Вы упомянули, что некоторые антенны обнаруживают электрическую составляющую, в то время как некоторые антенны обнаруживают магнитную составляющую электромагнитной волны. Я понимаю, что две составляющие электромагнитной волны ортогональны друг другу, вступает ли это в силу при проектировании антенны? Кажется, что электрические детекторные антенны часто имеют линейную длину провода, в то время как магнитные детектирующие антенны являются катушками индуктивности. Что в этих формах делает их более подходящими для выбора определенного компонента? (Прошел год или два с тех пор, как я получил степень бакалавра по физике, поэтому извините за свое невежество, если мне кажется, что я упускаю что-то очевидное.)
—
Стивен Мелвин,
@StephenMelvin Да, сигналы ортогональны и сдвинуты по фазе на 90 градусов, но если волна не поляризована по плоскости, электрическое поле может быть во всех направлениях, как и соответствующие им магнитные поля, поэтому невозможно нарисовать простую диаграмму. Электрическое поле ускоряет заряд по всей длине провода (как если бы оно было подключено к источнику переменного тока) - поэтому электрические поля обнаруживаются с помощью проводов, стержней и т. Д. Магнитный компонент использует эффект трансформатора (см. Закон Фарадея-Ленца), чтобы вызвать напряжение в проводнике, перпендикулярном полю. (режущий проводник).
—
Джим Дирден
«Обмани меня за то, что я опоздал на вечеринку, но правильно ли я сказал, что земля не нужна, но она улучшит радиацию И прием?
—
Стив
Портативные радиоприемники раньше имели ферритовые петлевые антенны - катушку, намотанную вокруг ферритового сердечника. Эти антенны не нуждаются в заземлении, но катушка направлена, поэтому вам, возможно, придется направить радиоприемник в определенном направлении, чтобы получить хороший сигнал.
Антенны Yagi (луч) также не требуют заземления, но простые длинноволновые антенны (как для вашего кристаллического набора) требуют заземления.
Все зависит от конструкции антенны.
Почему антенна Yagi не требует заземления?
—
Стивен Мелвин
Это более или менее повторяет вопрос, а не отвечает на него.
—
Безоговорочно восстановите