Atualmente, estou aprendendo o básico do rádio e notei que alguns rádios, como rádios de cristal, têm uma antena monopolar que é essencialmente um fio enterrado no chão. No entanto, outros rádios, como o portátil, sentado na minha mesa, não. As antenas precisam ser aterradas?
Por que algumas antenas de rádio exigem um caminho para o solo e outras não?
Respostas:
Desculpas pela resposta longa - é um assunto complicado. Eu tentei me concentrar nos pontos principais. Não é para ser um tratamento abrangente de antenas.
Terra e terra.
Se por 'terra' você quer dizer fisicamente conectado à Terra, a resposta é claramente não; caso contrário, os satélites de comunicação ou as sondas espaciais não funcionariam. Se por 'terra' você quer dizer um ponto no circuito ao qual todas as outras tensões em um circuito são referenciadas (0V), a resposta é sim.
As antenas funcionam transmitindo ou recebendo uma onda eletromagnética. (Veja Maxwell, Hertz, et al.)
A onda EM - tipos e formas aéreas:
As ondas EM podem ser detectadas a partir do seu campo elétrico ou do seu campo magnético (ou ambos). A onda também pode ser polarizada para que as antenas também possam ser otimizadas para essa polarização. O 'ganho' de uma antena pode ser aumentado tornando-a direcional, adicionando elementos extras a ela ou usando refletores modelados. Daí a grande variedade de formas e tamanhos e os designs simples e malucos para otimizar a recepção (ou transmissão) em diferentes comprimentos de onda.
O monopolo 'simples'.
Uma antena vertical (aquela comumente usada com um conjunto de cristais) detecta o campo elétrico. Isso move a carga 'para cima e para baixo' da antena, produzindo uma corrente alternada pequena mas mensurável. O efeito é maior quando as dimensões físicas da antena correspondem ao comprimento de onda da onda EM. (veja efeitos de ressonância) Não requer que a antena esteja conectada a nada .
Este tipo de antena é omnidirecional.
O acoplamento do sinal (fraco) ao receptor requer sintonia e correspondência de impedâncias. Para uma antena, isso é realizado com o circuito sintonizado em LC (tanque). O circuito sintonizado ampliará uma banda de frequência estreita selecionada (consulte fator Q). A bobina de sintonia pode ser acionada (como em um transformador automático) ou uma bobina separada pode ser usada para otimizar a carga na antena, pois parte da energia é transferida para o circuito de 'rádio'. Tomando muita energia diminuiria a resposta. Manter um alto fator Q permite separar facilmente as transmissões individuais. (Seletividade)
Para maximizar esse efeito, o comprimento da antena deve estar relacionado ao comprimento de onda do sinal. O solo (terra) atua como uma superfície refletora ( não como um condutor de retorno ) e pode dobrar o comprimento efetivo da antena, produzindo uma antena dipolo. Esse efeito do plano de aterramento pode ser aprimorado usando uma folha de metal (bom condutor) ou mesmo fio.
A matriz yagi comum (antena de TV) demonstra essa idéia. O sinal é retirado de um dipolo dobrado. Os outros elementos são dipolos (polarizados horizontal ou verticalmente ou ambos). Estes atuam como antenas passivas e retransmitem a onda recebida com uma mudança de fase, de modo que aumentem a força do sinal na antena principal receptora. O yagi é sensível à direção.
Rádios portáteis.
A captação aérea de um rádio portátil é uma bobina enrolada em uma barra de ferrite. (uma antena de loop) e detecta o componente do campo magnético da onda EM. Esse campo magnético variável induz uma tensão na bobina. A bobina forma um circuito sintonizado com um capacitor variável. Uma segunda bobina de 'saída' ou talvez um 'toque' na impedância da bobina primária coincide com o circuito do amplificador sem carregar o circuito sintonizado, produzindo uma antena afiada.
As antenas de loop são muito direcionais, como você pode observar facilmente girando o rádio portátil em 360 graus.
Observe que uma extremidade do circuito sintonizado está conectada ao 'terra' ou 0V do restante do circuito de rádio. Você também pode adicionar uma segunda antena (um comprimento de fio ou antena "chicote") geralmente conectada por um pequeno capacitor à extremidade "quente" da bobina ou talvez uma bobina separada na barra de ferrite. Isso puxa o componente do campo elétrico do sinal e melhora a recepção.
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Ah, então quando você enterra uma extremidade da antena de um rádio de cristal, está fornecendo um plano de aterramento, não um caminho de retorno para a corrente? Seria possível fazer um rádio de cristal "flutuante" com uma antena com comprimento de onda completo?
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Stephen Melvin
@StephenMelvin Yes. A antena real é o bit acima do solo que é separado do solo através do circuito sintonizado ou da bobina de captação. A maioria dos conjuntos de cristais é direcionada para as bandas de ondas longas e médias, porque elas usam transmissores de alta potência, para que energia suficiente possa ser extraída do sinal para operar o fone de ouvido. Infelizmente, os comprimentos de onda também são muito longos (2000m - 160m), de modo que a antena de quarto de onda mais curta seria de cerca de 40m - esse é um pedaço de fio muito longo, de modo que a maioria das antenas é muito mais curta que a ideal. Veja techlib.com/electronics/allband.htm
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JIm Dearden:
Você mencionou que algumas antenas detectam a composição elétrica, enquanto outras detectam a composição magnética de uma onda EM. Entendo que os dois componentes da onda EM são ortogonais entre si, isso entra em jogo ao projetar uma antena? Parece que a antena de detecção elétrica geralmente possui comprimentos lineares de fio, enquanto a antena de detecção magnética é bobina indutora. O que há nessas formas que as tornam mais adequadas para escolher um determinado componente? (Tem sido um ano ou dois desde que eu ganhei meu BS em Física por isso desculpem a minha ignorância se eu parecem estar faltando alguma coisa óbvia.)
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Stephen Melvin
@StephenMelvin Sim, os sinais são ortogonais e 90 graus fora de fase, mas, a menos que a onda seja polarizada, o campo elétrico pode estar em todas as direções, assim como os campos magnéticos correspondentes, tornando impossível desenhar um diagrama simples. O campo elétrico acelera a carga ao longo do comprimento de um fio (como se estivesse conectado a uma fonte de corrente alternada) - portanto, os campos elétricos são detectados por fios, barras etc. O componente magnético usa o efeito do transformador (consulte a lei de Faraday-Lenz) para induzir uma tensão em um condutor perpendicular ao campo. (condutor de corte).
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31713 JIm Dearden
desculpe-me por me atrasar para a festa, mas estou certo ao dizer que não é necessário um terreno, mas melhorará a radiação e a recepção?
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Steve Steve
Os rádios portáteis costumavam ter antenas de loop de ferrite - uma bobina enrolada em torno de um núcleo de ferrite. Essas antenas não precisam de aterramento, mas a bobina é direcional; portanto, talvez seja necessário apontar o rádio em uma determinada direção para receber um bom sinal.
As antenas Yagi (viga) também não precisam de aterramento, mas as antenas simples de fio longo (como no seu conjunto de cristais) exigem um aterramento.
Tudo depende do design da antena.
Por que a antena Yagi não requer um aterramento?
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Stephen Melvin
Isso repete mais ou menos a pergunta, em vez de respondê-la.
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usar o seguinte comando