Ich lerne gerade die Grundlagen des Radios und habe festgestellt, dass einige Radios, wie z. B. Kristallradios, eine Monopolantenne haben, die im Wesentlichen ein im Boden vergrabener Draht ist. Andere Radios, wie das tragbare, das auf meinem Schreibtisch sitzt, tun dies jedoch nicht. Müssen Antennen geerdet werden?
Entschuldigung für die lange Antwort - es ist ein kompliziertes Thema. Ich habe versucht, mich auf die Hauptpunkte zu konzentrieren. Es ist nicht als umfassende Behandlung von Antennen gedacht.
Boden und Erde.
Wenn Sie mit "Boden" physisch mit der Erde verbunden meinen, lautet die Antwort einfach nein, da sonst Kommunikationssatelliten oder Raumsonden nicht funktionieren würden. Wenn Sie mit "Masse" einen Punkt im Stromkreis meinen, an dem alle anderen Spannungen in einem Stromkreis auf (0 V) bezogen sind, lautet die Antwort "Ja".
Antennen senden oder empfangen elektromagnetische Wellen. (Siehe Maxwell, Hertz et al.)
Die EM-Welle - Antennentypen und -formen:
EM-Wellen können anhand ihres elektrischen Felds oder ihres Magnetfelds (oder beider) erfasst werden . Die Welle kann auch polarisiert werden, sodass Antennen auch für diese Polarisation optimiert werden können. Der „Gewinn“ einer Antenne kann erhöht werden, indem sie gerichtet, mit zusätzlichen Elementen versehen oder geformte Reflektoren verwendet werden. Daher die große Vielfalt an Formen und Größen und schlicht verrückte Designs, um den Empfang (oder die Übertragung) bei verschiedenen Wellenlängen zu optimieren.
Der "einfache" Monopol.
Eine vertikale Antenne (die üblicherweise mit einem Kristallset verwendet wird) erfasst das elektrische Feld. Dadurch wird die Ladung in der Antenne auf und ab bewegt, wodurch ein kleiner, aber messbarer Wechselstrom erzeugt wird. Der Effekt ist am größten, wenn die physikalischen Abmessungen der Antenne mit der Wellenlänge der EM-Welle übereinstimmen. (siehe Resonanzeffekte) Es ist nicht erforderlich, dass die Antenne an irgendetwas angeschlossen ist .
Diese Art von Antenne ist in alle Richtungen gerichtet.
Das Koppeln des (schwachen) Signals an den Empfänger erfordert eine Abstimmung und Impedanzanpassung. Bei einer Antenne wird dies mit dem LC-Schwingkreis (Tank) durchgeführt. Der Abstimmkreis vergrößert ein ausgewähltes schmales Frequenzband (siehe Q-Faktor). Die Abstimmspule kann (wie bei einem Autotransformator) abgegriffen werden, oder eine separate Spule kann verwendet werden, um die Belastung der Antenne zu optimieren, da ein Teil der Energie an den "Funk" -Kreis übertragen wird. Zu viel Energie würde die Reaktion dämpfen. Durch Beibehalten eines hohen Q-Faktors können Sie einzelne Übertragungen leicht trennen. (Selektivität)
Um diesen Effekt zu maximieren, sollte die Länge der Antenne auf die Wellenlänge des Signals bezogen werden. Der Boden (Erde) wirkt als reflektierende Oberfläche ( nicht als Rückleiter ) und kann die effektive Länge der Antenne verdoppeln, wodurch eine Dipolantenne entsteht. Dieser Grundebeneneffekt kann durch Verwendung eines Blechs (guter Leiter) oder sogar Drahtes verbessert werden.
Das übliche Yagi-Array (Fernsehantenne) demonstriert diese Idee. Das Signal stammt von einem gefalteten Dipol. Die anderen Elemente sind Dipole (horizontal oder vertikal polarisiert oder beides). Diese fungieren als passive Antennen und senden die ankommende Welle mit einer Phasenverschiebung weiter, so dass sich die Signalstärke an der Hauptempfangsantenne erhöht. Der Yagi ist richtungsempfindlich.
Tragbare Funkgeräte.
Der Antennenempfänger in einem tragbaren Radio ist eine Spule, die um einen Ferritstab gewickelt ist. (eine Rahmenantenne) und erfasst die Magnetfeldkomponente der EM-Welle. Dieses sich ändernde Magnetfeld induziert eine Spannung in der Spule. Die Spule bildet einen Schwingkreis mit einem variablen Kondensator. Eine zweite "Ausgangsspule" oder vielleicht ein "Abgriff" der Primärspulenimpedanz passt zur Verstärkerschaltung, ohne den abgestimmten Schaltkreis zu laden, wodurch eine scharf abgestimmte Antenne erzeugt wird.
Schleifenantennen sind sehr gerichtet, wie Sie leicht beobachten können, wenn Sie das tragbare Radio um 360 Grad drehen.
Beachten Sie, dass ein Ende des abgestimmten Stromkreises mit der Masse oder 0 V des restlichen Funkkreises verbunden ist. Sie können auch eine zweite Antenne (eine Draht- oder Peitschenantenne) hinzufügen, die normalerweise über einen kleinen Kondensator mit dem "heißen" Ende der Spule verbunden ist, oder eine separate Spule am Ferritstab. Dies zieht die elektrische Feldkomponente des Signals ein und verbessert den Empfang.
Tragbare Radios hatten früher Ferritschleifenantennen - eine Spule, die um einen Ferritkern gewickelt war. Diese Antennen benötigen keine Erdung, die Spule ist jedoch gerichtet, sodass Sie das Radio möglicherweise in eine bestimmte Richtung richten müssen, um ein gutes Signal zu empfangen.
Yagi-Antennen (Strahlantennen) benötigen ebenfalls keine Erdung, aber einfache Antennen mit langen Drähten (wie für Ihr Kristallset) benötigen eine Erdung.
Es hängt alles vom Design der Antenne ab.
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