Przeciwwaga (system naziemny)
W elektronice i komunikacji radiowej przeciwwaga to sieć zawieszonych poziomych przewodów lub kabli (lub metalowego ekranu), stosowana jako substytut uziemienia w systemie anteny radiowej . Jest używany z nadajnikami lub odbiornikami radiowymi, gdy zwykłe uziemienie nie może być użyte ze względu na wysoką rezystancję gruntu lub gdy antena jest montowana nad poziomem gruntu, na przykład na budynku. Zwykle składa się z pojedynczego przewodu lub sieci poziomych przewodów, równoległych do podłoża, zawieszonych nad ziemią pod anteną, połączonych z przewodem „uziemienia” odbiornika lub nadajnika. Przeciwwaga działa jak jedna płyta dużego kondensatora , a przewodzące warstwy ziemi działają jak druga płyta.
Przeciwwaga ewoluowała wraz z anteną Marconiego (monopole) w latach 90. XIX wieku, pierwszej dekadzie radia w erze telegrafii bezprzewodowej , ale była szczególnie zalecana przez brytyjskiego pioniera radiowego Olivera Lodge'a i opatentowana przez jego współpracownika Alexandra Muirheada w 1907 roku.
Zasada działania
Przeciwwagi są zwykle stosowane w systemach antenowych dla nadajników radiowych, w których nie można zbudować dobrego uziemienia .
Anteny jednobiegunowe używane przy niskich częstotliwościach, poniżej 3 MHz, takie jak masztowe anteny promiennikowe używane do nadawania AM , wymagają, aby nadajnik radiowy był podłączony elektrycznie do ziemi pod anteną; nazywa się to ziemią (lub ziemią ). Ziemia służy jako płyta kondensatora do odbierania prądu przesunięcia z elementu anteny i zwracania go do linii zasilającej z nadajnika. Połączenie uziemiające musi mieć niską rezystancję elektryczną , ponieważ przenosi pełny prąd anteny, a jakakolwiek rezystancja w połączeniu uziemiającym spowoduje rozproszenie mocy z nadajnika. Uziemienie o niskiej rezystancji dla nadajników radiowych jest zwykle zbudowane z sieci kabli zakopanych w ziemi. Jednak na obszarach o suchej, piaszczystej lub kamienistej glebie grunt ma dużą rezystancję, więc nie można wykonać połączenia uziemiającego o niskiej rezystancji. W takich przypadkach stosuje się przeciwwagę. Inną okolicznością, w której stosuje się przeciwwagę, jest brak dostępu do ziemi pod masztem antenowym, na przykład w przypadku anten znajdujących się w mieście lub na szczycie wysokiego budynku.
Typowym projektem przeciwwagi jest seria promieniowych drutów zawieszonych kilka stóp nad ziemią, rozciągających się od podstawy anteny we wszystkich kierunkach we wzór „gwiazdy”, połączonych pośrodku. Przeciwwaga działa jak jedna płyta dużego kondensatora , z warstwami przewodzącymi w ziemi jako drugą płytą. Ponieważ prądy przemienne o częstotliwości radiowej z nadajnika mogą przepływać przez kondensator, przeciwwaga działa jak uziemienie o niskiej rezystancji. W przewodach systemu przeciwwagi nie powinno być żadnych zamkniętych pętli, ponieważ silne pola anteny będą indukować w niej prądy kołowe, które rozpraszają moc nadajnika.
Używaj przy niskich częstotliwościach
Największe zastosowanie przeciwwag mają nadajniki pracujące w pasmach niskiej częstotliwości (LF) i bardzo niskiej częstotliwości (VLF), ponieważ są one bardzo wrażliwe na rezystancję uziemienia. Ze względu na dużą długość fali fal radiowych możliwe do zastosowania anteny na tych częstotliwościach są elektrycznie krótkie , ich długość jest niewielka w porównaniu z podstawową długością rezonansową przy częstotliwości roboczej, która wynosi jedną czwartą długości fali . Odporność na promieniowanie anten (rezystancja reprezentująca moc promieniowaną jako fale radiowe) spada, gdy ich długość staje się mała w porównaniu z ćwierć długości fali, więc odporność na promieniowanie anten w pasmach LF i VLF jest bardzo niska, często tak niska jak jeden om lub mniej. Inne, większe rezystancje w obwodzie antena-masa mogą pochłaniać znaczną część mocy nadajnika. Największą rezystancją w obwodzie antena-masa jest często system uziemienia, a moc nadajnika jest dzielona proporcjonalnie między nią a rezystancją promieniowania, więc rezystancja systemu uziemienia musi być bardzo niska, aby zminimalizować „marnowaną” moc nadajnika .
Jednak przy niskich częstotliwościach rezystancja nawet dobrego systemu uziemienia w glebie o wysokiej przewodności może pochłaniać większą część mocy nadajnika. Innym źródłem oporu są straty dielektryczne spowodowane przenikaniem fal radiowych do gruntu w pobliżu anteny ze względu na dużą głębokość skóry przy niskich częstotliwościach. Dlatego, szczególnie na częstotliwościach VLF, zamiast gruntu pod ziemią stosuje się czasami duże przeciwwagi, aby zmniejszyć rezystancję systemu uziemienia, umożliwiając wypromieniowanie większej mocy nadajnika.
Czasami przeciwwaga jest łączona ze zwykłym uziemieniem, z zakopanymi promieniowymi kablami uziemiającymi wyprowadzonymi nad ziemię w pobliżu podstawy anteny, tworząc przeciwwagę. Obszar przeciwwagi wokół podstawy anteny jest często pokryty miedzianym ekranem, aby osłonić ziemię i zmniejszyć prądy doziemne.
Rozmiar
Wielkość przeciwwagi używanej do pracy radiowej zależy od długości fali częstotliwości nadawania. W przypadku anteny jednobiegunowej przeciwwaga działa jak płaszczyzna uziemienia , odbijając fale radiowe emitowane w dół przez antenę. [ Potrzebne źródło ] Aby działać odpowiednio, przeciwwaga powinna rozciągać się na co najmniej połowę długości fali od wieży antenowej we wszystkich kierunkach. Na przykład przy projektowaniu przeciwwagi dla stacji radiowej na falach średnich fale radiowe mają maksymalnie 566 metrów (1857 stóp) długości. Dlatego przeciwwaga powinna rozciągać się na 282 metry (925 stóp) od wieży, tworząc okrąg o średnicy 566 metrów (1857 stóp).
Zobacz też
- Kapelusz pojemnościowy — podwyższony odpowiednik systemu naziemnego
- Antena monopolowa
- cewka Tesli