Заземление антенн

Аватара пользователя

Автор темы
UA9FY
Сообщения: 199
Зарегистрирован: 11 мар 2014, 18:40

Заземление антенн

Сообщение UA9FY » 08 апр 2014, 19:33

На НЧ-диапазонах доводится часто слышать горячие споры на тему заземления антенн и радиоаппаратуры. Обычно речь идет о двух проблемах первая
- микрофон «кусается», и вторая — чем глубже размещено заземление, тем эффективнее работает антенна. Советы перерастают в горячие споры, а юмору многих советов позавидовал бы Ярослав Гашек.

Для лучшего понимания и усвоения материала добавим и мы в статью немного юмора. Начнем с «кусючего» микрофона. В основном, эта проблема возникает при плохом согласовании и симметрировании антенны, особенно при работе на «веревку», т.е. антенну в виде длинного провода. Для такой антенны противовесом служит осветительная сеть 220 В или водопроводные трубы, если они используются в качестве заземления. ВЧ-энергия при ненастроенной и неотсимметрированной антенне излучается как самой антенной, так и всеми дополнительными проводниками, подключенными к аппаратуре. Генератор или передатчик «не понимает» слова «антенна»: для него это просто нагрузка. Согласованная или несогласованная – это неважно.

В некоторых случаях эту нагрузку можно хорошо согласовать и получить удовлетворительный КСВ, но антенной при этом по-прежнему будут являться полотно антенны, осветительная сеть, водопроводные трубы, проходящие в доме, и прочие проводники, подключенные к аппаратуре. Так чему же удивляться — «укусить» может не только микрофон, но и любой провод, торчащий из-под стола. Сразу рождается идея, что необходимо заземлить аппаратуру. Начинаем опутывать квартиру проводами, соединяя аппаратуру с ближайшим газоном. Иногда это помогает, микрофон перестает «кусать» хозяина, но при этом начинают волноваться соседи этажом выше или ниже. Вот тут «компетентные доброжелатели» начинают давать интересные советы, как лучше сделать заземление, каким проводом, какой сделать контур заземления возле дома и т.д. Некоторые радиолюбители все-таки интуитивно догадываются, что речь идет не о постоянном токе, и советуют сменить квартиру с 5-го этажа на первый, мотивируя это тем, что проводник длиной менее 0,1L уже не излучает. Можно, говорят, еще последовательно с проводником заземления включить конденсатор переменной емкости, чтобы создать последовательный контур для данной частоты.

После таких длительных бесед радиолюбительский народ «зацикливается» на несуществующей проблеме, вместо того чтобы подумать, а что же делают с «кусючим» микрофоном на самолете или МКС, и как же работает заземленный четвертьволновой вибратор?

Представьте, что нам нужно полить водой грядку через участок соседа, а шланг дырявый . Вместо того чтобы починить шланг, мы начинаем придумывать различные приспособления,чтобы не залить участок соседа. Да и вообще, почему мы хотим «забить» часть ВЧ-энергии в землю, она что, лишняя? Может, лучше поработать с антенно-фидерным устройством и излучать эту энергию в эфир? Заземлять антенну и аппаратуру, конечно, необходимо в целях электробезопасности и грозозащиты, но это никак не относится к проблеме «кусючего» микрофона. При работе на «веревку» длина проводника должна составлять половину длины волны нижнего диапазона, чтобы полуволновой вибратор был образован самим полотном антенны, а не куском провода с дополнением из проводов осветительной сети или труб отопления.

При работе на кратных частотах в этом случае будет изменяться только диаграмма направленности этого вибратора. Блок согласования антенна — кабель должен находиться у антенны, а не под столом. В качестве простейшего согласующего устройства следует применить хотя бы параллельный контур с отводом.

Теперь поговорим о хорошем заземлении и КПД антенны — эти два понятия вообще никак не связаны между собой. Классической формой вертикального излучателя является четвертьволновой штырь над экраном. Это полуволновой излучатель, а недостающий четвертьволновой отрезок вибратора образуется т.н. «зеркальным изображением» от экрана Физическая сущность метода зеркального изображения заключается в том, что электромагнитные волны вибратора, падающие на поверхность экрана, возбуждают в нем токи, под действием которых появляется отраженная волна, фаза которой в момент отражения от экрана не меняется. Если предположить, что экран бесконечный и является идеальным проводником, то КПД антенны без учета потерь равен 100%. Заметьте, что мы говорим об отражающем экране, а не о заземлении. Нам необходимо возбудить в нем токи и отразить волну, а не поглотить. Касается экран при этом земли или нет, не имеет никакого значения. Так как основная масса радиолюбителей не располагает большими площадями для установки антенн, экран хочется сделать как можно меньших размеров. Для этой цели и используются радиально расположенные четвертьволновые проводники, настроенные в резонанс, позволяющие при относительно малой площади создать хороший отражающий экран. Чем больше количество радиалов, тем большая часть энергии перехватывается и отражается, а не поглощается землей, тем больше КПД антенны. Из вышесказанного следует, что все разговоры о длинной трубе, забитой глубоко в землю и, якобы, улучшающей КПД антенны, абсурдны. Мы вновь пытаемся часть энергии «закопать» в землю.

При изготовлении вертикалов применяйте петлевые вибраторы. Такое решение имеет ряд достоинств. Электрически антенна связана с заземлением, с механической точки зрения мачта без изолятора прочнее. Антенна имеет более широкую полосу пропускания, а ее входное сопротивление увеличивается. Антенны с малым входным сопротивлением сложнее согласовывать с фидером, КПД таких антенн, как правило, ниже, т.к. сопротивление потерь может быть соизмеримо с сопротивлением излучения, что связано как с длиной проводников в НЧ-диапазоне, так и с материалами, из которых изготовлена мачта (например, применются стальные трубы, в которых много стыков). Часть подводимой к антенне мощности излучается в пространство, а другая часть в проводниках антенны превращается в тепло. Поэтому антенну можно представить как эквивалентное нагрузочное сопротивление, состоящее из двух составляющих: сопротивления потерь и сопротивления излучения. КПД антенны есть отношение полезной (излучаемой) мощности к суммарной мощности, подводимой к антенне Чем больше сопротивление излучения по отношению к сопротивлению потерь, тем больше КПД антенны. Если вертикалы устанавливаются на высоких зданиях и имеют длинный фидер, то по длине этого фидера необходимо расположить несколько запирающих дросселей. Это могут быть ферритовые кольца любой проницаемости, на которые наматывают по несколько витков фидера, что препятствует затеканию тока по оплетке кабеля. В УКВ- диапазоне на кабель в качестве запирающих элементов устанавливают четвертьволновые стаканы, закорачивая один конец стакана на оплетку кабеля. Стаканы изготавливают из металлической трубы или из оплетки кабеля большего диаметра.

В частном секторе кабель питания антенны закапывают в землю, осуществляя разводку под землей, что также препятствует затеканию тока и одновременно служит грозозащитой. При этом необходимо иметь два контура заземления: один — у антенны, второй — на вводе в дом.

В. Приходько
Анатолий LO88wn

Аватара пользователя

RX9CDR
Сообщения: 125
Зарегистрирован: 11 мар 2014, 12:32

Re: Заземление антенн

Сообщение RX9CDR » 08 апр 2014, 20:39

UA9FY писал(а):В УКВ- диапазоне на кабель в качестве запирающих элементов устанавливают четвертьволновые стаканы, закорачивая один конец стакана на оплетку кабеля. Стаканы изготавливают из металлической трубы или из оплетки кабеля большего диаметра.
До сих пор не могу понять..
Коротковолновики с их длинными лучами редко когда заморачиваются всякими закорачивающими стаканами и прочими противогрозовыми приблудами. На УКВ же без этих стаканов никто никак обойтись не может.

Если грозовой разряд попадёт в антенну, то всё равно никакой стакан уже не поможет
http://qrz.vdonsk.ru/forum/index.php?topic=98.0


R9CDD
Сообщения: 184
Зарегистрирован: 11 мар 2014, 09:25
Контактная информация:

Re: Заземление антенн

Сообщение R9CDD » 14 апр 2014, 12:23

При использовании некоторых типов антенн на КВ тоже есть затекания ВЧ токов на оплетку кабеля.
Хочу поделиться собственным опытом по этому вопросу.

Ковыряясь с согласованием микшера и подключенного к нему микрофона пришел к мысли, что такую микрофонную комбинацию можно использовать для определения присутствия затекания токов на ВЧ кабель при работе на КВ.

А началось все с желания подключить микрофон ДЭМШ, да и вообще иметь возможность простого и быстрого подключения любого микрофона к трансиверу.
Итак, имеем: антенна CityWindom 80100, Kenwood TS-2000X, микшер behringer xenyx 802, различные микрофоны (динамические, электретные).
Мой трансивер, как и большинство других легко дружит с динамическими микрофонами с сопротивлением от 100 до 600 Ом, поэтому ДЭМШ (170 Ом) смело подключаем на микрофонный вход трансивера. Все здорово! Все работает! Спектр микрофона - пробивной! Вроде бы надо радоваться, но микрофоны ДЭМШ, особенно те которые легко купить в Промэлектронике, обладают небольшой энергетикой, в него буквально надо орать, чтобы достичь максимального уровня модуляции. Конечно во многих трансиверах есть компрессор и можно задействовать его, но компрессор зажимает сигнал и голос становится неестественным.
Выход в использовании микрофонного предусилителя. Т.к. мое образование и род деятельности далек от радиотехники, делать это несложное устройство я не стал, решил использовать в качестве предусилителя микшерский пульт, тем более он без проблем дружит с любыми типами микрофонов, плюсом к этому имеет, в зависимости от модели, дополнительные регулировки (уровни, тембры) и даже эффекты.
Теперь легко выставляем на микшере любой уровень, тем самым регулируем (очень удобным и оперативным способом) уровень модуляции. Вот только выход микшера плохо дружит с микрофонным входом трансивера. Дабы оставить микшер без конструктивных изменений (мало-ли куда еще захочу использовать), сделал специальный шнурок, в разъеме которого установил резистор, которым добился согласования этих устройств.
Ну вот задача решена! Сигнал какой хочешь! Микрофон какой хочешь! Чувствительность любая!
"Собака зарыта" оказалась после того, как вышел на передачу на увеличенной мощности. Все замечательно работает при выходной мощности 5 Вт, но стоит увеличить мощность, как (на разных диапазонах по разному) сигнал портится, появляется возбуждение микрофона и явный перегруз модулирующего сигнала.
Начал экспериментировать с одеванием феритов на кабель питания микшера - на некоторых диапазонах сигнал стал лучше, но не на всех. Сделал вывод - "правильной дорогой идете, товарищ!":). Одел кольца на все кабели. Почти все диапазоны заработали, но 20ка поскрипывает, похрюкивает.

Забыл сказать, что свой сигнал мониторю не только по отзывам корреспондентов, но и средствами трансивера (есть у него такая замечательная возможность - слышать то, что летит в эфир).

Надо отметить, что плохой сигнал на 20ке наблюдается только с микрофоном invotone, который мне очень нравится по звуку, чувствительности и конструктивному исполнению. Он питается фантомным питанием от микшера (48В), а также может работать автономно (две батерейки). При автономном питании сигнал отличный на всех диапазонах вне зависимости от выходной мощности. Проблемы остаются только при питании от микшера.
Соединил все землей и заземлил - изменений нет.
Распрашивая корреспондентов о своем сигнале стал рассказывать, что делаю и какие у меня проблемы. И вот в одной из бесед на 20ке с UA9CDC, Игорь узнав какая у меня антенна, категорично заявил, что фильтры на всех проводах это хорошо, но не достаточно. Антенна CityWindom, хоть и имеет дроссель, но его недостаточно, поэтому токи все же проскакивают на фидер, заходят внутрь помещения и излучают, создают наводки. Игорь сказал мне, что в обязательном порядке на эту антенну надо одевать кольца, что я и сделал.
И вот оно чудо! Сигнал стал гораздо чище на 20ке, а на 80ке, 40ке, 15ке и 10ке просто "как по цветному телевизору"!!! Более того сняв ферриты с кабелей микрофона и микшера, которые я намотал ранее,сигнал остался хорошим, без перегруза и мусора, т.е. в моем случае достаточно фильтров на фидере антенны и кабеле питания микшера.
Немного в сторону от темы данной ветки, но все же, проблема, с которой пришлось столкнуться, напрямую связана с паразитными излученями, с которыми надо бороться не только заземлением.

P/S/ Кусачий микрофон - это мне хорошо знакомо. Первым делом пришлось изоленту приклеить к металлическому крючку тангенты:). Теперь, то я точно знаю, что надо делать!


ub8caj
Сообщения: 114
Зарегистрирован: 27 фев 2014, 08:42

Re: Заземление антенн

Сообщение ub8caj » 19 июл 2014, 01:58

R9CDD писал(а):При использовании некоторых типов антенн на КВ тоже есть затекания ВЧ токов на оплетку кабеля.
Хочу поделиться собственным опытом по этому вопросу. .......
........., проблема, с которой пришлось столкнуться, напрямую связана с паразитными излученями, с которыми надо бороться не только заземлением.
Я бы сказал - вообще НЕ зазамлением.
ВЧ энергия должна излучаться элементами антенны в эфир открытого пространства, а не течь обратно по внешке фидера в квартиру. Я вообще НЕ понимаю, как течет ВЧ ток из передатчика в антенну - при помощи заземления. %)

P.S. Заземление - от грозы!
Или, если уж так хочется, сделать часть антены из земли, то "землить" надо дальний от трансивера конец фидера!

Аватара пользователя

Автор темы
UA9FY
Сообщения: 199
Зарегистрирован: 11 мар 2014, 18:40

Re: Заземление антенн

Сообщение UA9FY » 19 июл 2014, 09:14

Заземление от грозы несомненно необходимо . Но есть и понятие ,,Искусственное заземление,, . Как пример приведу следующее - Тюнер MFJ-934 объединяет в общем корпусе тюнер и «искусственную землю». Такая комбинация позволяет в любых условиях превратить случайный отрезок провода в эффективную антенну. http://www.radioexpert.ru/product/mfj934/" onclick="window.open(this.href);return false;
Анатолий LO88wn


ub8caj
Сообщения: 114
Зарегистрирован: 27 фев 2014, 08:42

Re: Заземление антенн

Сообщение ub8caj » 19 июл 2014, 15:01

UA9FY писал(а):Но есть и понятие ,,Искусственное заземление,, . Как пример приведу следующее - Тюнер MFJ-934 объединяет в общем корпусе тюнер и «искусственную землю». Такая комбинация позволяет в любых условиях превратить случайный отрезок провода в эффективную антенну.
Для UA9FY. Cмысл повторять чужие фразы есть тогда, когда общаешься с людьми, которые их не слышали или не понимают. НО, если уж повторяешь, то хотя бы, исходя из собственного опыта, адаптируй применительно к конкретному вопросу.
А конкретный вопрос такой: как заземление, пусть даже "искусственное" участвует в излучении ВЧ энергии в эфир?
Ответ желателен с конкретным примером (если в ММане, то просто замечательно).
И повнимательнее пожалуйста к тому, что пишете, нас могут читать ещё неокрепшие умы. Медленно, можно несколько раз, прочтите свои слова "позволяет в любых условиях превратить случайный отрезок провода в эффективную антенну." Это практически по Геббельсу. :)

Для всех. (на пальцах) Ровная дорога важнее мощности двигателя.
Или, (применительно к обсуждаемому вопросу), антенна, имеющая более правильное строение и положение в пространстве, но плохо согласованная с фидером - будет заметно эффективнее, чем суррогатная антенна с ксв = 1.

А может мы под понятием заземление имеем в виду разные вещи. ? :)

P.S. Убедительная просьба. Прекратите общаться фразами из учебников или интернета, особенно когда их не полностью понимаете.

Аватара пользователя

RX9CDR
Сообщения: 125
Зарегистрирован: 11 мар 2014, 12:32

Re: Заземление антенн

Сообщение RX9CDR » 22 июл 2014, 16:46

ub8caj писал(а):
А может мы под понятием заземление имеем в виду разные вещи. ? :)
Неее... есть такая приблуда как "радиочастотное заземление" Вот здесь всё нормально изложено. http://supersdr.com/articles/sdr-ground-loop/" onclick="window.open(this.href);return false; или здесь http://www.ra4a.ru/publ/ustrojstvo_quot ... 3-1-0-1004" onclick="window.open(this.href);return false;
Сделал я себе такую "землю" в коробке от старого "Электроника Контур-80". Телевизор глохнуть перестал.


ub8caj
Сообщения: 114
Зарегистрирован: 27 фев 2014, 08:42

Re: Заземление антенн

Сообщение ub8caj » 22 июл 2014, 17:11

Сходил, прочёл. (http://supersdr.com" onclick="window.open(this.href);return false;)
Более- менее правильно написано, Полезная статья. Да и ресурс вцелом. Рекомендую.
Только вот следующий абзац вызвал у меня некоторое недоумение:
"Частным случаем ВЧ заземления является электротехническое заземление корпусов усилителя и трансивера. По нему ВЧ потенциал так же будет эффективно стекать на землю. Помните, если ВЧ потенциал есть на проводах и корпусах во время передачи, то он так же есть и на приём! А это значить, что все помехи, что находятся в зоне приёма, вы будете принимать не только антенной, но и кабелем и корпусом трансивера и компьютера. Т.е. вынеся антенну за пределы помещения передатчика, но, не избавившись от ВЧ наводок, вы будете ловить все помехи из этого помещения."
Мало того, что само словосочетание "ВЧ потенциал" достаточно криво и может вводить в заблуждение, но его применение в подчеркнутых (мною) случаях весьма спорны ИМХО.
Явно прослеживается, что автор просто путает понятия "антенный эффект фидера", "ВЧ симметрирование" и устранение наводок по сигнальным и питающим проводам из-за недостаточной степени экранировки / развязки.

А "искуственная земля" - это ни что иное, как противовес, которого не хватает антенне до полного счастья (в смысле - симметричности плеч). и "заблудившийся" ток антенны, вернувшийся к нам по внехе фидера излучаетса в эфир этим дополнительным противовесом. Только вот его место не рядом с оператором, а где-то там на улице, рядом с антенной! :D
И эффективнее и безвреднее.......

Аватара пользователя

RA9DA
Сообщения: 42
Зарегистрирован: 07 апр 2014, 13:35

Re: Заземление антенн

Сообщение RA9DA » 22 фев 2016, 21:10

Бегло просмотрел,ничего не понял
ВсЁ в кучу собрано

1. Если на УКВ антенне элементы изолированы - как заземлить такую антенну?
потом будет второе
Николай ex-UA0KCI, RA9DA MO17MP http://ra9da.ru/

Аватара пользователя

RM9CM
Сообщения: 264
Зарегистрирован: 11 мар 2014, 17:02

Re: Заземление антенн

Сообщение RM9CM » 22 фев 2016, 21:15

Позаботиться о снятии статики.
Сергей, ex-r9cum, rx9cum ( mo07bf, sv42)

Ответить

Вернуться в «Фильтры, устройства отсечки тока по ВЧ»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость