¿Es necesario un plano de tierra para transmitir y recibir con una antena vertical (monopolo)?

Cada antena tiene dos mitades, que se encuentran en el punto de alimentación (donde la transmisión coaxial u otra se adjunta línea). Ambas mitades afectan las propiedades de la antena (patrón de radiación, eficiencia, etc.).

Un elemento vertical y un plano de tierra son solo una posibilidad por lo que pueden ser esas dos mitades. Si omite el plano de tierra de una antena de plano de tierra, entonces solo hay dos posibilidades para lo que suceda:

• Tiene una antena ineficaz: no irradia / recibe bien.
• Algo más sirve como la segunda mitad.

En la mayoría de los diseños de antenas alimentadas por cable coaxial, lo que termina siendo esa segunda mitad es el blindaje del cable coaxial y ( si corresponde) la estructura metálica conductora en la que está montada la antena. No sé cómo suelen ser las antenas de los barcos, pero apuesto a que hay una estructura metálica allí.

Esto puede funcionar bien, pero hay dos problemas potenciales:

• Esta forma conductora no fue diseñada particularmente para ser una antena, por lo que puede que no tenga las mejores características para eso (patrón de radiación irregular, pérdida, impedancia incorrecta, etc.).
• Puede estar más cerca de otros equipos electrónicos, el operador, etc. y por lo tanto (para recibir) captar ruido adicional o (para transmitir) entregar una energía de RF significativa donde no se desea.

Si sólo está interesado en recibir por ahora, instale cualquier antena que pueda y no se preocupe demasiado. Si encuentra que necesita un mejor rendimiento de su antena, instale un plano de tierra adecuado u otro diseño de antena.

Comentarios

• En HF no ‘ t todavía es necesario hacer algún intento para hacer un Conexión de baja impedancia a la tierra, mar o lo que sea. ¿Antiguo Testamento? Por ejemplo, dejar que el cable coaxial descanse en el suelo para alimentar una vertical no funciona especialmente bien: dado que la impedancia a la Tierra es mucho más alta que la del modo común en el cable coaxial, ‘ s aproximadamente una vertical con un radial.
• @ PhilFrost-W8II En lugar de averiguar cómo explicarlo mejor, eliminó el bit HF ya que ‘ s no es realmente necesario para la respuesta.

Cualquier vertical que haya visto montado en una superficie no metálica debe tener algo como una lámina metálica o radiales de cinta de cobre λ / 4 (de las dimensiones adecuadas) debajo (y el blindaje coaxial conectado a eso). De lo contrario, el exterior del escudo intentará actuar como retorno y tendrá corrientes de modo común. Qué tan bien funcione depende de muchos factores, pero esa no es la forma correcta de hacerlo para maximizar el rango de comunicación.

De todas las leyes físicas que existen, ninguna está más bien establecida que el hecho de que una vertical de alimentación inferior (monopolo vertical) o una invertida -L necesita algo contra lo que «empujar» para ser más eficaz. Llame a ese «algo» un contrapeso, radiales o lo que quiera; pero para ser efectivo, tiene que estar allí. Punto.

K5UJ lo expresó muy bien cuando dijo: «La razón de los radiales es recolectar corrientes de RF y devolverlas al punto de alimentación ya que usted no» tener la otra mitad de la antena para hacer eso, la parte que lo convertiría en un dipolo «.

Si hacemos la afirmación de que agregar un contrapeso a una vertical λ / 4 (por ejemplo) no es realmente es necesario, entonces también podríamos decir que abrir las persianas de la ventana no hará que la habitación sea más brillante. Seguro, tal vez podamos ver nuestro camino, pero cuando dejamos que entre el sol, la vida es mucho mejor. O, alguien podría digamos que realmente no necesitamos neumáticos en un automóvil. Claro, con suficiente distancia al suelo podemos conducir sobre las llantas, pero ¿no es mucho más divertido conducir el automóvil con la goma unida? Del mismo modo, una conexión a tierra de RF adecuada hace que la señal radiada sea más fuerte y evita el modo común no deseado. corrientes en el exterior del escudo coaxial.

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Comentarios

• Nitpick: Solo se le llama contrapeso si no está montado en el suelo, como en la azotea de un edificio.

Si hay una antena vertical en un barco, el agua reflejará la otra mitad. Aún mejor es su agua salada. En cuanto a los vehículos de carretera, el vehículo crea un escudo de capacidad lejos de la tierra.

Tenga en cuenta que algunos escritores creen que una función / propósito principal de los radiales elevados es para proteger un monopolo vertical elevado, como una antena de plano de tierra vertical, de la tierra.

Este parece intuitivo, pero en realidad los patrones de radiación en el espacio libre de un plano de tierra λ / 4 impulsado contra pares de radiales horizontales elevados, λ / 4 en su base y un dipolo vertical λ / 2 alimentado por el centro son muy similares (ver el análisis NEC4.2 a continuación). En igualdad de condiciones, cualquier efecto o cambio debido a los reflejos de la tierra o de otra superficie será casi el mismo para los patrones de radiación de ambos de estas configuraciones.

Cuando pares de radiales horizontales elevados están separados por tramos horizontales de 180 °, entonces la radiación neta de campo lejano de ellos es esencialmente cero. Este es el resultado de que la radiación de un lado del par llega 180 ° fuera de fase con el otro lado del par, ya que las corrientes r-f fluyen en direcciones físicas opuestas en cada lado de ese par. Toda la radiación útil de una antena de plano de tierra vertical se origina en la corriente de rf que fluye a lo largo del conductor vertical ubicado físicamente sobre los radiales horizontales.

Como se muestra en el gráfico a continuación, los pares colineales elevados de Los radiales horizontales de una antena de plano de tierra no protegen un conductor vertical igualmente elevado por encima de ellos de la interacción o radiación hacia la tierra. Sirven como parte de la ruta de corriente que conecta el sistema de antena al retorno de «tierra» r-f de la fuente (el transmisor). Sin esa ruta, ningún sistema de antena producirá radiación útil.

• La fuente de la corriente de rf que fluye en los radiales enterrados utilizados con una antena monopolo es la corriente de rf que fluye en la tierra dentro de λ / 2 de la base del monopolo, como resultado de la radiación de ese monopolo. La suma de esa corriente en el punto común de los radiales enterrados es exactamente igual a la corriente de rf que puede / fluirá en el monopolo en sí mismo.

• La fuente de la corriente de rf que fluye en los radiales elevados utilizados con una antena monopolo elevada hay una conexión de cable directa a la fuente de rf (transmisor), utilizando una ruta de conducción totalmente física, como el conductor externo de una línea de transmisión coaxial entre los terminales de entrada del sistema de antena y el transmisor .

Los radiales elevados funcionan de manera muy diferente a los radiales enterrados.

Ciertos tipos de antenas verticales requieren un» plano de tierra «y algunos no. La mayoría de las verticales son de 1/4 de onda (no un dipolo) y requieren un «plano de tierra» para completar el «dipolo virtual». Por otro lado, una vertical de 5/8 de onda no requiere un «plano de tierra» y generalmente se usa en barcos y automóviles, como los Corvettes, que tienen cuerpos de fibra de vidrio.

Comentarios

• » una vertical de 5/8 de onda no requiere un ‘ plano de tierra ‘ «. ¿Por qué dices eso?

Una vertical en buen terreno al aire libre funcionará bien con un pequeño número de 1/4 radiales de onda. Desafortunadamente, eso no siempre es posible, por lo que una gran cantidad de radiales se convierte en la norma. La cantidad depende del entorno en el que esté presionando. Prueba y error más la ginebra de Londres podrían ser la respuesta perfecta.

También un buen estrangulador de aire 1/4 de onda de la antena mejorará las cosas … además de una buena botella de ginebra London.

Comentarios

• Ah, los buenos viejos tiempos, donde el alcohol era un requisito previo para hacer cualquier tipo de trabajo de radio, aficionado o profesional. Sorprendentemente, pocos de nosotros nos mataron. Mientras tanto , @ 2e0sir, bienvenido. Realice el recorrido y obtenga su primera insignia aquí: ham.stackexchange.com/Tour : encontrará que ‘ encajaré mejor con respuestas más elaboradas.