J'apprends actuellement les bases de la radio et j'ai remarqué que certaines radios, comme les radios à cristal, ont une antenne monopôle qui est essentiellement un fil enfoui dans le sol. Cependant, d'autres radios, comme celle portable sur mon bureau, ne le font pas. Les antennes doivent-elles être mises à la terre?
Pourquoi certaines antennes radio nécessitent-elles un chemin vers la terre et d'autres non?
Réponses:
Toutes mes excuses pour la longue réponse - c'est un sujet compliqué. J'ai essayé de me concentrer sur les points principaux. Ce n'est pas censé être un traitement complet des antennes.
Terre et Terre.
Si par «terre» vous voulez dire physiquement connecté à la Terre, la réponse est clairement non, sinon les satellites de communication ou les sondes spatiales ne fonctionneraient pas. Si par «masse» vous voulez dire un point du circuit auquel toutes les autres tensions d'un circuit sont référencées (0 V), alors la réponse est oui.
Les antennes fonctionnent en transmettant ou en recevant une onde électromagnétique. (Voir Maxwell, Hertz et al.)
L'onde EM - types et formes d'antennes:
Les ondes EM peuvent être détectées à partir de leur champ électrique ou de leur champ magnétique (ou les deux). L'onde peut également être polarisée afin que les antennes puissent également être optimisées pour cette polarisation. Le «gain» d'une antenne peut être augmenté en la rendant directionnelle, en y ajoutant des éléments supplémentaires ou en utilisant des réflecteurs en forme. D'où la grande variété de formes et de tailles et de conceptions simples et loufoques pour optimiser la réception (ou la transmission) à différentes longueurs d'onde.
Le monopole «simple».
Une antenne verticale (celle couramment utilisée avec un ensemble de cristal) détecte le champ électrique. Cela déplace la charge «de haut en bas» de l'antenne, produisant un courant alternatif petit mais mesurable. L'effet est plus important lorsque les dimensions physiques de l'antenne correspondent à la longueur d'onde de l'onde EM. (voir effets de résonance) Il ne nécessite pas que l'antenne soit connectée à quoi que ce soit .
Ce type d'antenne est omnidirectionnel.
Le couplage du signal (faible) au récepteur nécessite un réglage et une adaptation d'impédance. Pour une antenne, ceci est effectué avec le circuit réglé LC (Tank). Le circuit accordé agrandira une bande de fréquence étroite sélectionnée (voir facteur Q). La bobine d'accord peut être tapée (comme dans un auto-transformateur) ou une bobine séparée peut être utilisée pour optimiser la charge sur l'antenne pendant qu'une partie de l'énergie est transférée au circuit `` radio ''. Prendre trop d'énergie amortirait la réponse. Garder un facteur Q élevé vous permet de séparer facilement les transmissions individuelles. (Sélectivité)
Pour maximiser cet effet, la longueur de l'antenne doit être liée à la longueur d'onde du signal. Le sol (terre) agit comme une surface réfléchissante (et non comme un conducteur de retour ) et peut doubler la longueur effective de l'antenne, produisant une antenne dipôle. Cet effet de plan de masse peut être amélioré en utilisant une feuille de métal (bon conducteur) ou même du fil.
Le réseau yagi commun (antenne TV) illustre cette idée. Le signal provient d'un dipôle replié. Les autres éléments sont des dipôles (polarisés horizontalement ou verticalement ou les deux). Celles-ci agissent comme des antennes passives et retransmettent l'onde entrante avec un déphasage de façon à augmenter la puissance du signal au niveau de l'antenne principale de réception. Le yagi est sensible à la direction.
Radios portables.
La prise d'antenne dans une radio portable est une bobine enroulée autour d'une barre de ferrite. (une antenne en boucle) et détecte la composante du champ magnétique de l'onde EM. Ce champ magnétique changeant induit une tension dans la bobine. La bobine forme un circuit accordé avec un condensateur variable. Une deuxième bobine de «sortie» ou peut-être un «tap» sur l'impédance de la bobine primaire correspond au circuit amplificateur sans charger le circuit accordé, produisant une antenne bien réglée.
Les antennes en boucle sont très directionnelles comme vous pourrez facilement l'observer en faisant pivoter la radio portable sur 360 degrés.
Notez qu'une extrémité du circuit accordé est connectée à la «masse» ou 0 V du reste du circuit radio. Vous pouvez également ajouter une deuxième antenne (une longueur de fil ou une antenne «fouet») généralement connectée par un petit condensateur à l'extrémité «chaude» de la bobine ou peut-être une bobine séparée sur la barre de ferrite. Cela attire la composante du champ électrique du signal et améliore la réception.
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Oh, alors quand vous enterrez une extrémité de l'antenne d'une radio à cristal, vous fournissez un plan de masse, pas un chemin de retour pour le courant? Serait-il possible de faire une radio à cristal "flottante" avec une antenne d'une longueur d'onde complète?
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Stephen Melvin
@StephenMelvin Oui. L'antenne réelle est le bit au-dessus du sol qui est séparé du sol à travers le circuit accordé ou la bobine de détection. La plupart des ensembles de cristaux visent les bandes d'ondes longues et moyennes, car elles utilisent des émetteurs de forte puissance, de sorte que suffisamment d'énergie peut être extraite du signal pour faire fonctionner le casque. Malheureusement, les longueurs d'onde sont également très longues (2000m - 160m), donc l'antenne quart de longueur d'onde la plus courte serait d'environ 40m - c'est un très long morceau de fil, donc la plupart des antennes sont beaucoup plus courtes que l'optimum. Regardez techlib.com/electronics/allband.htm
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Dearden
Vous avez mentionné que certaines antennes détectent la composition électrique, tandis que certaines antennes détectent la composition magnétique d'une onde électromagnétique. Je comprends que les deux composantes de l'onde EM sont orthogonales l'une à l'autre, est-ce que cela entre en jeu lors de la conception d'une antenne? Il semble que les antennes à détection électrique soient souvent des longueurs de fil linéaires, tandis que les antennes à détection magnétique sont des bobines d'inductance. Qu'est-ce qui rend ces formes mieux adaptées pour ramasser un certain composant? (Cela fait un an ou deux depuis que j'ai obtenu mon BS en physique alors excusez mon ignorance si je semble manquer quelque chose d'évident.)
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Stephen Melvin
@StephenMelvin Oui, les signaux sont orthogonaux et déphasés à 90 degrés, mais à moins que l'onde ne soit polarisée en plan, le champ électrique pourrait être dans toutes les directions, tout comme leurs champs magnétiques correspondants, il est donc impossible de dessiner un diagramme simple. Le champ électrique accélère la charge sur la longueur d'un fil (comme s'il était connecté à une source de courant alternatif) - par conséquent, les champs électriques sont détectés par des fils, des tiges, etc. Le composant magnétique utilise l'effet transformateur (voir la loi de Faraday-Lenz) pour induire une tension dans un conducteur perpendiculaire au champ. (conducteur de coupe).
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JIm Dearden
'm'excuse d'être en retard à la fête, mais ai-je raison de dire qu'un sol n'est pas nécessaire, mais cela améliorera le rayonnement ET la réception?
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Steve
Les radios portables avaient des antennes à boucle de ferrite - une bobine enroulée autour d'un noyau de ferrite. Ces antennes n'ont pas besoin de terre, mais la bobine est directionnelle, vous devrez donc peut-être pointer la radio dans une certaine direction pour recevoir un bon signal.
Les antennes Yagi (faisceau) ne nécessitent pas non plus de mise à la terre, mais les antennes simples à long fil (comme pour votre ensemble de cristaux) nécessitent une mise à la terre.
Tout dépend de la conception de l'antenne.
Pourquoi l'antenne Yagi ne nécessite-t-elle pas de mise à la terre?
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Stephen Melvin
Cela répète plus ou moins la question plutôt que d'y répondre.
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UnconditionallyReinstateMonica