Противовес (наземная система) - Counterpoise (ground system)
В электронике и радиосвязи , А противовес представляет собой сеть подвесных горизонтальных проводов или кабелей (или металлический экрана), используемые в качестве замены для заземления ( заземления связи) в радио антенной системы. Он используется с радиопередатчиками или приемниками, когда обычное заземление не может использоваться из-за высокого сопротивления почвы или когда антенна установлена над уровнем земли, например, на здании. Обычно он состоит из одного провода или сети горизонтальных проводов, параллельных земле, подвешенных над землей под антенной, подключенных к проводу заземления приемника или передатчика. Противовес функционирует как одна пластина большого конденсатора , а проводящие слои земли действуют как другая пластина.
Противовес развился с антенной Маркони (монопольная) в течение 1890-х годов, первого десятилетия радио в эпоху беспроволочного телеграфирования , но он был особенно популярен британским пионером радиосвязи Оливером Лоджем и запатентован его коллегой Александром Мюрхедом в 1907 году.
Принцип работы
Противовесы , как правило , используются в антенных системах для радио передатчиков , где хорошая земля заземления соединение не может быть построены.
Монопольные антенны, используемые на низких частотах, такие как мачтовые излучающие антенны, используемые для радиовещания AM , требуют, чтобы радиопередатчик был электрически подключен к Земле под антенной; это называется землей (или землей ). Заземление должно иметь низкое электрическое сопротивление , потому что любое сопротивление в заземлении будет рассеивать мощность передатчика. Заземления с низким сопротивлением для радиопередатчиков обычно представляют собой сеть кабелей, проложенных в земле. Однако в районах с сухой, песчаной или каменистой почвой земля имеет высокое сопротивление, поэтому заземление с низким сопротивлением не может быть выполнено. В этих случаях используется противовес. Другое обстоятельство, при котором используется противовес, - это когда земля для заглубленного грунта под антенной мачтой недоступна, например, в антеннах, расположенных в городе или на вершине высокого здания.
Обычная конструкция противовеса - это серия радиальных проводов, подвешенных на высоте нескольких футов над землей, идущих от основания антенны во всех направлениях по схеме «звезда», соединенных в центре. Противовес функционирует как одна пластина большого конденсатора с проводящими слоями в земле в качестве другой пластины. Поскольку переменные радиочастотные токи от передатчика могут проходить через конденсатор, противовес функционирует как заземление с низким сопротивлением. Не должно быть никаких замкнутых контуров в проводах системы противовесов, поскольку сильные поля антенны будут индуцировать в ней круговые токи, которые будут рассеивать мощность передатчика.
Используйте на низких частотах
Наибольшее распространение противовесы используются в передатчиках низкочастотного (LF) и очень низкочастотного (VLF) диапазонов, поскольку они очень чувствительны к сопротивлению заземления. Из-за большой длины волны радиоволн возможные антенны, используемые на этих частотах, являются электрически короткими , их длина мала по сравнению с основной резонансной длиной на рабочей частоте, которая составляет четверть длины волны . Сопротивление излучения антенн (сопротивление , которое представляет собой мощность , излучаемую в виде радиоволн) падает по мере их длина становится малым по сравнению с четверти длины волны, так что сопротивление излучения антенн на диапазоны НЧ и ОНЧ является очень низким, часто , как низко как один Ом или менее. Другое, более высокое сопротивление в цепи антенна-земля может потреблять значительную часть мощности передатчика. Самым большим сопротивлением в цепи антенна-земля часто является система заземления, и мощность передатчика делится пропорционально между ней и сопротивлением излучения, поэтому сопротивление системы заземления должно быть очень низким, чтобы свести к минимуму "потерянную" мощность передатчика. .
Однако на низких частотах сопротивление даже хорошей системы заземления в почве с высокой проводимостью может потреблять большую часть мощности передатчика. Другой источник сопротивления - диэлектрические потери от проникновения радиоволн в землю возле антенны из-за большой глубины скин-слоя на низких частотах. Поэтому, особенно на частотах ОНЧ, вместо подземных грунтов иногда используются большие противовесы, чтобы уменьшить сопротивление системы заземления, позволяя излучать большую мощность передатчика.
Иногда противовес комбинируют с обычным заземлением, при этом проложенные под землей радиальные кабели заземления проложены над землей рядом с основанием антенны, чтобы сформировать противовес. Область противовеса вокруг основания антенны часто покрывается медным экраном, чтобы защитить землю и уменьшить токи заземления.
Размер
Размер противовеса, используемого для работы в радиосвязи, зависит от длины волны передающей частоты. В случае монопольной антенны противовес действует как заземляющий слой , отражая радиоволны, излучаемые антенной вниз. Для надлежащей работы противовес должен выходить как минимум на половину длины волны от антенной мачты во всех направлениях. Например, при проектировании противовеса для средневолновой радиостанции максимальная длина радиоволн составляет 566 метров (1857 футов). Следовательно, противовес должен простираться на 282 метра (925 футов) от башни, чтобы образовать круг диаметром 566 метров (1857 футов).