Mengapa beberapa antena radio memerlukan jalur ke tanah dan beberapa lainnya tidak?

Saya saat ini mempelajari dasar-dasar radio dan telah memperhatikan bahwa beberapa radio, seperti radio kristal, memiliki antena monopole yang pada dasarnya adalah kawat yang terkubur di dalam tanah. Namun, radio lain, seperti yang portabel yang duduk di meja saya, tidak. Apakah antena perlu di-ground?

Permintaan maaf atas jawaban panjang - ini adalah topik yang rumit. Saya sudah mencoba fokus pada poin utama. Itu tidak dimaksudkan untuk menjadi perawatan komprehensif antena.

Tanah dan Bumi.

Jika dengan 'ground' maksud Anda secara fisik terhubung ke Bumi maka jawabannya jelas tidak, jika tidak satelit komunikasi atau wahana antariksa tidak akan berfungsi. Jika dengan 'ground' yang Anda maksud adalah titik di sirkuit yang semua tegangan lain dalam rangkaian dirujuk ke (0V), maka jawabannya adalah ya.

Aerial bekerja dengan mengirimkan atau menerima gelombang elektromagnetik. (Lihat Maxwell, Hertz, et. Al)

Gelombang EM - jenis dan bentuk udara:

Gelombang EM dapat dideteksi dari medan listrik atau medan magnetnya (atau keduanya). Gelombang juga dapat dipolarisasi sehingga antena dapat dioptimalkan untuk polarisasi ini juga. 'Keuntungan' antena dapat ditingkatkan dengan membuatnya terarah, menambahkan elemen tambahan atau menggunakan reflektor berbentuk. Karenanya beragam bentuk dan ukuran serta desain yang tampak aneh untuk mengoptimalkan penerimaan (atau transmisi) pada panjang gelombang yang berbeda.

Monopole 'sederhana'.

Aerial vertikal (yang biasa digunakan dengan set kristal) mendeteksi medan listrik. Ini bergerak mengisi 'atas dan ke bawah' udara menghasilkan arus bolak-balik kecil tapi terukur. Efeknya paling besar ketika dimensi fisik dari udara cocok dengan panjang gelombang gelombang EM. (lihat efek resonansi) Tidak perlu antena terhubung ke apa pun .

Jenis aerial ini omni-directional.

Menggabungkan sinyal (lemah) ke penerima membutuhkan penyetelan dan pencocokan impedansi. Untuk antena, ini dilakukan dengan sirkuit yang disetel LC (Tank). Sirkuit yang disetel akan memperbesar satu pita frekuensi sempit yang dipilih (lihat faktor Q). Tuning coil dapat disadap (seperti pada trafo otomatis) atau coil terpisah dapat digunakan untuk mengoptimalkan pemuatan pada antena karena sebagian energi ditransfer ke sirkuit 'radio'. Mengambil terlalu banyak energi akan mengurangi respons. Menjaga faktor Q tinggi memungkinkan Anda untuk dengan mudah memisahkan transmisi individual. (Selektivitas)

Untuk memaksimalkan efek ini, panjang antena harus terkait dengan panjang gelombang sinyal. Tanah (bumi) bertindak sebagai permukaan reflektif ( bukan sebagai konduktor balik ) dan dapat menggandakan panjang efektif antena, menghasilkan antena dipol. Ini bidang tanah efek dapat ditingkatkan dengan menggunakan lembaran logam (konduktor yang baik) atau bahkan kawat.

Array yagi umum (TV udara) menunjukkan ide ini. Sinyal diambil dari dipol yang dilipat. Elemen lainnya adalah dipol (terpolarisasi horizontal atau vertikal atau keduanya). Ini bertindak sebagai antena pasif dan mentransmisikan kembali gelombang yang masuk dengan pergeseran fasa sehingga menambah kekuatan sinyal pada antena penerima utama. Yagi sensitif terhadap arah.

Radio Portable.

Pengambilan udara di radio portabel adalah koil yang melilit bar ferit. (loop udara) dan mendeteksi komponen medan magnet dari gelombang EM. Medan magnet yang berubah ini menginduksi tegangan pada koil. Koil membentuk sirkuit yang disetel dengan kapasitor variabel. Kumparan 'keluaran' kedua atau mungkin 'ketukan' pada kumparan primer cocok dengan sirkuit penguat tanpa memuat sirkuit yang disetel, menghasilkan udara yang disetel dengan tajam.

Loop udara sangat terarah karena Anda akan mudah mengamati dengan memutar radio portabel melalui 360 derajat.

Perhatikan bahwa salah satu ujung sirkuit yang dicari terhubung ke 'ground' atau 0V dari sisa sirkuit radio. Anda juga bisa menambahkan antena kedua (panjang kawat atau antena 'cambuk') yang biasanya dihubungkan oleh kapasitor kecil ke ujung 'panas' koil atau mungkin koil terpisah di bilah ferit. Ini menarik komponen medan listrik dari sinyal dan meningkatkan penerimaan.

Radio portabel dulunya memiliki antena loop ferit - lilitan melingkar di sekitar inti ferit. Antena ini tidak memerlukan ground, tetapi gelung itu terarah, jadi Anda mungkin harus mengarahkan radio ke arah tertentu untuk menerima sinyal yang baik.

Antena Yagi (balok) juga tidak memerlukan ground, tetapi antena kabel panjang sederhana (seperti untuk set kristal Anda) memang membutuhkan ground.

Itu semua tergantung pada desain antena.