Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Наземный экран, аналогичный противовесу, в основании мачтовой антенны АМ радиостанции КТБС
Схема противовеса под антенной мачтой AM-радиостанции. Он состоит из сети радиальных медных проводов, подвешенных над землей, соединенных с землей фидера передатчика. Он подвешен на высоте около 8 футов над землей, поэтому технические специалисты могут получить доступ к спиральному корпусу у подножия башни.
Антенна использовалась в беспроводной системе Лоджа-Мюрхеда около 1900 года, это первая противовес.

В электронике и радиосвязи противовес представляет собой сеть подвесных горизонтальных проводов или кабелей (или металлический экрана), используемые в качестве замены для заземления ( заземления связи) в радио антенной системы. Он используется с радиопередатчиками или приемниками, когда обычное заземление не может быть использовано из-за высокого сопротивления почвы [1] или когда антенна устанавливается над уровнем земли, например, на здании. Обычно он состоит из одиночного провода или сети горизонтальных проводов, параллельных земле, подвешенных над землей под антенной, подключенных к «заземляющему» проводу приемника или передатчика. [2] Противовес функционирует как одна пластина большого конденсатора , а проводящие слои земли действуют как другая пластина. [2] [3]

Противовесом эволюционировали с антенной Маркони (монопольное) в течение 1890 - х годов, первое десятилетие радио в беспроводной телеграфии эпоху, но особенно выступает британский радио пионер Оливер Лодж , [4] [5] и запатентован его сподвижник Александр Мюрхед [6] в 1907 г. [7]

Как это работает [ править ]

Противовесы , как правило , используются в антенных системах для радио передатчиков , где хорошая земля заземления соединение не может быть построены.

Монопольные антенны, используемые на низких частотах, такие как антенны мачтовых излучателей, используемые для радиовещания AM , требуют, чтобы радиопередатчик был электрически подключен к Земле под антенной; это называется землей (или землей ). Земля должна иметь низкое электрическое сопротивление., потому что любое сопротивление в заземлении будет рассеивать мощность передатчика. Заземления с низким сопротивлением для радиопередатчиков обычно состоят из сети кабелей, проложенных в земле. Однако в районах с сухой, песчаной или каменистой почвой земля имеет высокое сопротивление, поэтому заземление с низким сопротивлением невозможно. В этих случаях используется противовес. Другое обстоятельство, при котором используется противовес, - это когда земля для заглубленного грунта под антенной мачтой недоступна, например, в антеннах, расположенных в городе или на вершине высокого здания.

Обычная конструкция противовеса - это серия радиальных проводов, подвешенных на высоте нескольких футов над землей, идущих от основания антенны во всех направлениях по схеме «звезда», соединенных в центре. [2] Противовес функционирует как одна пластина большого конденсатора , а проводящие слои в земле - как другая пластина. [2] Поскольку переменные токи радиочастоты от передатчика могут проходить через конденсатор, противовес функционирует как заземление с низким сопротивлением. Не должно быть никаких замкнутых контуров в проводах противовесной системы, поскольку сильные поля антенны будут индуцировать в ней круговые токи, которые будут рассеивать мощность передатчика.

Используйте на низких частотах [ править ]

Антенна перевернутой формы с противовесом в мощной любительской радиостанции , Колорадо, 1920 г. Противовесом является нижняя сетка из горизонтальных проводов, подвешенная под антенной.

Наиболее часто противовесы используются в передатчиках низкочастотного (LF) и очень низкочастотного (VLF) диапазонов, так как они очень чувствительны к сопротивлению заземления. [2] Из-за большой длины волны радиоволн возможные антенны, используемые на этих частотах, имеют электрическую короткую длину, их длина составляет небольшую часть длины волны. Сопротивление излучения антенн (сопротивление , которое представляет собой мощность , излучаемую в виде радиоволн) падает по мере их длина становится мала по сравнению с длиной волны, так что сопротивление излучения антенн на диапазоны НЧ и ОНЧ является очень низким, часто , как низко как один Омили менее. Другое, более высокое сопротивление в цепи антенна-земля может потреблять значительную часть мощности передатчика. Самым большим сопротивлением в цепи антенна-земля часто является система заземления, и мощность передатчика делится пропорционально между ней и сопротивлением излучения, поэтому сопротивление системы заземления должно быть очень низким, чтобы свести к минимуму "потерянную" мощность передатчика .

Однако на низких частотах сопротивление даже хорошей системы заземления в почве с высокой проводимостью может потреблять большую часть мощности передатчика. Еще один источник сопротивления - диэлектрические потери от проникновения радиоволн в землю возле антенны из-за большой глубины скин-слоя на низких частотах. Поэтому, особенно на частотах ОНЧ, вместо подземных грунтов часто используются большие противовесы, чтобы уменьшить сопротивление системы заземления, позволяя излучать большую мощность передатчика.

Иногда противовес комбинируют с обычным заземлением, при этом проложенные под землей радиальные кабели заземления проложены над землей рядом с основанием антенны, чтобы сформировать противовес. Область противовеса вокруг основания антенны часто покрывается медным экраном, чтобы защитить землю и уменьшить токи заземления.

Размер [ править ]

Размер противовеса, используемого для работы в радиосвязи, зависит от длины волны передающей частоты. С монопольной антенной противовес функционирует как заземляющий слой , отражая радиоволны, излучаемые антенной вниз. [ необходима цитата ] Для адекватной работы противовес должен выходить как минимум на половину длины волны от антенной мачты во всех направлениях. [8] Например, при разработке противовеса для средневолновой радиостанции максимальная длина радиоволн составляет 566 метров (1857 футов). Следовательно, противовес должен простираться на 282 метра (925 футов) от башни, чтобы образовать круг диаметром 566 метров (1857 футов).

См. Также [ править ]

  • Монопольная антенна
  • Катушка Тесла

Ссылки [ править ]

  1. ^ Cebik, LB (31 декабря 2009). «Противовес? Об употреблении и злоупотреблении словом» . антеннекс . Архивировано из оригинального 19 декабря 2016 года . Проверено 25 сентября 2010 года . Альтернативный URL
  2. ^ a b c d e Лапорт, Эдмунд (1952). Радиоантенная инженерия . MicGraw-Hill. С. 52–53.
  3. ↑ Бюро военно-морского персонала США (1973). Базовая электроника . Вашингтон, округ Колумбия: Courier Corp., стр. 523. ISBN 9780486210766.
  4. ^ Лодж, Оливер (1925). Говорит о беспроводной связи . Издательство Кембриджского университета . С. 91–92. ISBN 110805269X.
  5. ^ Симмонс, Гарольд Х. (1908). Очерки электротехники . Нью-Йорк: Касселл и Ко, стр. 853–854.
  6. ^ Александр Мюрхед, британский патент No. 11271 "Беспроводная телеграфия Герца"
  7. ^ Eckersley, TL (май 1922). «Исследование передающих воздушных сопротивлений» . Proc. Инст. Инженеров-электриков . Лондон: E. и FN Spon. 60 (309): 599 . Проверено 3 октября 2013 года .
  8. ↑ 20-е издание книги по антеннам ARRL в 2003 г., стр. 2-16

Внешние ссылки [ править ]

  • Папалексопулос, А.Д., Мелиопулос, А.П., "Частотно-зависимые характеристики систем заземления". Поставка питания, транзакции IEEE , т. 2, выпуск 4 (октябрь 1987 г.), стр. 1073–1081