Tại sao một số ăng-ten radio yêu cầu một đường dẫn xuống đất và một số không?

Tôi hiện đang tìm hiểu những điều cơ bản của radio và nhận thấy rằng một số radio, chẳng hạn như radio tinh thể, có ăng-ten đơn cực về cơ bản là một dây chôn dưới đất. Tuy nhiên, các bộ đàm khác, chẳng hạn như chiếc di động đang ngồi trên bàn của tôi thì không. Có phải ăng ten cần được nối đất?

Xin lỗi cho câu trả lời dài - đó là một chủ đề phức tạp. Tôi đã cố gắng tập trung vào những điểm chính. Nó không có nghĩa là một điều trị toàn diện của khí cầu.

Mặt đất và trái đất.

Nếu bằng 'mặt đất', bạn có nghĩa là kết nối vật lý với Trái đất thì câu trả lời rõ ràng là không, nếu không thì các vệ tinh liên lạc hoặc tàu thăm dò không gian sẽ không hoạt động. Nếu theo 'mặt đất', bạn có nghĩa là một điểm trong mạch mà tất cả các điện áp khác trong mạch được tham chiếu đến (0V), thì câu trả lời là có.

Aerials hoạt động bằng cách truyền hoặc nhận sóng điện từ. (Xem Maxwell, Hertz, và cộng sự)

Sóng EM - các loại và hình dạng trên không:

Sóng EM có thể được phát hiện từ điện trường hoặc từ trường của chúng (hoặc cả hai). Sóng cũng có thể được phân cực để các ăng ten có thể được tối ưu hóa cho sự phân cực này. 'Độ lợi' của máy bay có thể tăng lên bằng cách làm cho nó có hướng, thêm các yếu tố phụ vào nó hoặc sử dụng gương phản xạ có hình dạng. Do đó, sự đa dạng của các hình dạng và kích cỡ và các thiết kế nhìn đơn giản để tối ưu hóa việc tiếp nhận (hoặc truyền) ở các bước sóng khác nhau.

Đơn cực 'đơn giản'.

Một máy bay thẳng đứng (thường được sử dụng với một bộ tinh thể) phát hiện điện trường. Động tác này tích điện 'lên xuống' trên không tạo ra một dòng điện xoay chiều nhỏ nhưng có thể đo được. Hiệu ứng là lớn nhất khi kích thước vật lý của không khí phù hợp với bước sóng của sóng EM. (xem hiệu ứng cộng hưởng) Không yêu cầu trên không được kết nối với bất cứ thứ gì .

Loại máy bay này là đa hướng.

Việc ghép tín hiệu (yếu) với máy thu đòi hỏi phải điều chỉnh và khớp trở kháng. Đối với máy bay, điều này được thực hiện với mạch điều chỉnh LC (Xe tăng). Mạch điều chỉnh sẽ phóng to một dải tần số hẹp đã chọn (xem hệ số Q). Cuộn điều chỉnh có thể được gõ (như trong một máy biến áp tự động) hoặc một cuộn riêng biệt có thể được sử dụng để tối ưu hóa tải trên không khi một phần năng lượng được truyền đến mạch 'radio'. Lấy quá nhiều năng lượng sẽ làm giảm phản ứng. Giữ một yếu tố Q cao cho phép bạn dễ dàng tách các lần truyền riêng lẻ. (Tính chọn lọc)

Để tối đa hóa hiệu ứng này, chiều dài của không khí phải liên quan đến bước sóng của tín hiệu. Mặt đất (trái đất) hoạt động như một bề mặt phản chiếu ( không phải là một dây dẫn trở lại ) và có thể tăng gấp đôi chiều dài hiệu quả của không khí, tạo ra một không khí lưỡng cực. Hiệu ứng mặt phẳng mặt đất này có thể được cải thiện bằng cách sử dụng một tấm kim loại (dây dẫn tốt) hoặc thậm chí là dây.

Mảng yagi phổ biến (TV trên không) thể hiện ý tưởng này. Tín hiệu được lấy từ một lưỡng cực gấp. Các yếu tố khác là lưỡng cực (phân cực theo chiều ngang hoặc chiều dọc hoặc cả hai). Chúng hoạt động như các ăng ten thụ động và truyền lại sóng tới với sự dịch pha để tăng thêm cường độ tín hiệu ở trên không nhận chính. Yagi nhạy cảm với hướng.

Radio cầm tay.

Thiết bị thu sóng trên không trong một đài phát thanh di động là một cuộn dây quấn quanh một thanh ferrite. (một vòng lặp trên không) và phát hiện thành phần từ trường của sóng EM. Từ trường thay đổi này gây ra một điện áp trong cuộn dây. Các cuộn dây tạo thành một mạch điều chỉnh với một tụ điện biến. Một cuộn dây 'đầu ra' thứ hai hoặc có lẽ là một 'vòi' trên trở kháng của cuộn sơ cấp khớp với mạch khuếch đại mà không tải mạch được điều chỉnh, tạo ra một luồng khí được điều chỉnh mạnh.

Các ăng ten vòng rất có hướng vì bạn sẽ dễ dàng quan sát bằng cách xoay radio di động qua 360 độ.

Lưu ý rằng một đầu của mạch được điều chỉnh được kết nối với 'mặt đất' hoặc 0V của phần còn lại của mạch vô tuyến. Bạn cũng có thể thêm một phần trên không thứ hai (chiều dài của dây hoặc 'roi' trên không) thường được kết nối bằng một tụ điện nhỏ vào đầu 'nóng' của cuộn dây hoặc có lẽ là một cuộn riêng trên thanh ferrite. Điều này kéo trong thành phần điện trường của tín hiệu và cải thiện khả năng thu.

Bộ đàm cầm tay được sử dụng để có ăng ten vòng ferrite - một vết thương cuộn quanh lõi ferrite. Các ăng-ten này không cần mặt đất, nhưng cuộn dây có hướng, vì vậy bạn có thể phải hướng radio theo một hướng nhất định để nhận được tín hiệu tốt.

Ăng-ten Yagi (chùm) cũng không yêu cầu mặt đất, nhưng ăng-ten dây dài đơn giản (như đối với bộ pha lê của bạn) không yêu cầu mặt đất.

Tất cả phụ thuộc vào thiết kế của ăng ten.