Як заземлити антену і як вберегти трансивер (радіостанцію) або приймач від статичного
Якщо у ваші плани не входить знищення радіоелектронної апаратури в будинку чи приймачі, з якого ви проводите зв'язку, то у вас:
• Антена повинна бути короткозамкненою для постійного струму;
• Антена повинна бути правильно заземлена.
Звичайно, можна просто натягнути КВ диполь, підключивши одне його плече до центральної жили коаксіального кабелю, а інше до оплетке і перед кожною грозою або сильним вітром в суху погоду відключати антену від трансивера, замикати її і заземлити, але одного разу може настати день, коли ви забудете або не зможете це зробити, наприклад на увазі несподіванки події (блискавки б'ють не тільки в грозу).
Особливо актуально виконувати антену короткозамкненою для постійного струму і надійно заземлити її, якщо це:
Антена на КВ діапазон.
Така антена має значну довжину плечей, а отже і велику ємність до землі і грозовим хмарам, значну індуктивність, здатна накопичувати значні енергії статичної електрики або на неї можуть наводитися імпульси великої енергії при грозових розрядах.
Антена встановлена на щоглі значної висоти (в порівнянні з навколишніми предметами).
Така антена є точкою концентрації значних потенціалів статичної електрики, особливо якщо її кінець вельми гострий, і отже потенційної точкою влучення грозового розряду.
Потрібно відзначити, що всі промислові антени мають в своєму складі елементи забезпечують їх коротке замикання по постійному струму і розраховані на підключення до них заземлення (установки на щоглу з'єднану з контуром заземлення).
Якщо антена з самого початку не є короткозамкненою по постійному струму (квадрат, трикутник, розрізний петлевий вібратор), то для її замикання можна використовувати:
дросель
Дросель підбирають так, що б його реактивний опір було приблизно в 5-20 разів більше хвильового опору антени.
Наприклад, для антени "Граунд плайн 1/4" на діапазон 10 метрів (27 МГц або 28 МГц), такій умові задовольняє дросель з 15 витків дроту 3 мм намотаних з зазором 1 мм на оправці 30мм. Індуктивність такого дроселя порядку 2.8 мкГн, а його реактивний опір на частоті 27 МГц буде 467 Ом, що майже в 10 разів вище хвильового опору антени "Граунд плайн 1/4" (50 Ом).
На робочій частоті такий дросель не чинитиме жодного відчутного впливу на роботу антени і КСВ, але для більш низькочастотних імпульсів і тим більше постійного струму (статичної електрики) він буде елементом замикаючим антену.
Переваги дроселя:
- компактність;
- У разі якщо антена багатодіапазонними то дросель, будучи розрахований на самий низькочастотний діапазон (частоту) не надаватиме вплив на більш високочастотні діапазони (частоти).
Недоліки дроселя:
- У деяких випадках дросель може з'явитися колебательной системою LC контуром з розподіленими параметрами і резонувати на якійсь частоті, що призведе до погіршення параметрів антени.
Чвертьхвильову короткозамкнутую лінію
Чвертьхвильова короткозамкнутая лінія, в найпростішому випадку, є не що інше як відрізок такого ж фідера, як фідер йде від антени, довжиною 1/4 L на робочій частоті, природно з урахуванням К_укороченія даного фідера, замкнуту на одному кінці і підключену паралельно фідера іншим кінцем (відповідно - обплетення до оплетке, центральна до центральної жили, якщо це коаксіальний кабель).
Чвертьхвильова лінія замкнута на кінці є по суті паралельним LC контуром налаштованим на робочу частоту (частоту для якої її довжина дорівнює 1 / 4L), тобто має великий опір струмів частоти на яку налаштована і малий опір струмів будь-яких інших частот і постійної напруги.
Переваги 1 / 4L короткозамкненою лінії:
- Можливість виконання КЗ по постійному струму на високочастотних діапазонах УКХ (VHF / UHF) без побоювання, що будуть втрати в КЗ елементі.
- Додаткова фільтрація сигналів як прийнятих з ефіру так і випромінюваних.
Недоліки 1 / 4L короткозамкненою лінії:
- Неможливість виконання КЗ елемента таким способом на кілька діапазонів (частот).
- Великий фізичний обсяг у разі виготовлення для КВ діапазонів.
Більшість антен можна заземлити просто з'єднавши один з проводів з контуром заземлення, через те, що це порушить симетрування антени, спотворить діаграму спрямованості, призведе до затікання ВЧ струмів в контур заземлення і як наслідок до перешкод на телевізори або для іншої побутової апаратури в будинку.
Заземлювати антену потрібно через один з елементів, які були описані вище для забезпечення короткого замикання по постійному струму. Паралельно КЗ елементу потрібно підключити і розрядник.
Орієнтовна схема заземлення та організації КЗ по постійному струму для антени 1/4 граунд плайн:
Заземлювати антену необхідно тільки на спеціально передбачений для цього контур заземлення.
Знайти контур заземлення на дахах панельних будинків, висотках і будинках виконаних відповідно до будівельних норм вельми просто - зазвичай до нього підключені щогли колективних антен.
Контур заземлення, це не просто стирчить поблизу арматура або якийсь сталевий прут. Контур заземлення зазвичай прокладений по всьому даху, це окремий провідник виконаний із сталевого дроту або стрічки достатнього перетину, зазвичай, якщо це дріт, то її діаметр близько 5-6мм або більше.
У приватному будинку заземлення потрібно організувати самостійно, для цього ознайомитися з будівельними нормами і правилами щодо даного предмета.
Заземлення це не жарти, його потрібно виконувати так, що б контакти забезпечували мінімальний опір і були механічно надійні, довговічні.
Якщо ви підключаєтеся до наявного контуру заземлення, то обов'язково добре зачистите місце підключення і провідник, яким буде виконано підключення, потім, після того як підключення виконано, захистіть місце підключення від корозії.
Чому важливо мати хороший контакт в контурі заземлення?
Струм в розряді блискавки досягає 10-100 тисяч ампер - за даними Вікіпедії. отже ми можемо керуючись законом Ома обчислити напругу яке виявиться на висновках умовного резистора, який являє собою наш контакт або провідник.
Припустимо, що в антену вдарила сама змучена, незначна блискавка, яка викликала протікання по контуру заземлення струму всього 5000 ампер, при цьому опір в якомусь місці контуру заземлення, на шляху протікання струму дорівнювало всього 1 Ом, тоді:
U = I * R, або U = 5000 * 1 або 5000 вольт буде діяти на висновках цього опору (контакту, провідника)!
Те є 5000 вольт з струмом в тисячі ампер можуть виявитися прикладеним до кінця коаксіальногокабелю вашої антени, а отже і корпусу апарату, якщо опір антена-земля буде всього лише 1 Ом, а адже зазвичай воно більше.
Для порівняння, застосовуваний для страти в США електричний стілець оперує напругою близько 6000 вольт з струмом до 1 ампера. Звичайно, електричний стілець довготривало прикладає напругу до тіла, а блискавка лише дуже короткий час, тисячні частки секунди, але цього може цілком вистачити для знищення побутової електроніки і виникнення вкрай неприємних відчуттів у оператора-зв'язківця.
З тієї ж самої причини, чому важливий хороший контакт і низький опір в контурі заземлення, важливо виконувати і КЗ елементи антени з провідників досить великого перерізу. Провід діаметром 1мм не підійде.
Не підходять як КЗ елементів і резистори, особливо великого опору (кілоомах). Від накопичення статичної електрики на полотні антени звичайно резистор опором 10-50 кОм допоможе, але він буде потрібний у випадку, якщо на полотно антени буде впливати сильна електромагнітна наводка, скажімо від грозового розряду, який стався недалеко (до 5 км) від місця установки антени або в хмарах, над антеною, не кажучи вже про безпосередньому потраплянні блискавки в антену.
Завдання конструктора антенно-фідерного тракту в цій частині полягає в тому, що б максимально збільшити опір імпульсу струму при мінімальному опорі робочої частоті.
Кілька витків коаксіального фідера на феррите від сатиричного трансформатора телевізора виявляться саме таким додатковим опором, яке не пропустить імпульс до вашої апаратурі. Блискавка формує дуже короткий імпульс, отже навіть невелика індуктивність на шляху цього імпульсу буде досить значним опором, в результаті велика частина імпульсу пройде по ланцюгах з меншою індуктивністю і отже меншому реактивному опору - по контору заземлення.
Не зайвим буде додаткові розрядники та КЗ елементи вже на підході фідера до зв'язного апарату. Тут вони можуть бути розраховані вже на менш значні струми, адже основна потужність імпульсу вже згасне поруч з антеною, на КЗ елементах антени.
- Якщо у вашому будинку не передбачена або несправна магістраль заземлення, то сучасні пристрої, що живляться від імпульсних блоків живлення, матимуть потенціал близько 110 вольт (хоч і з дуже малим, але відчутним струмом) на своєму корпусі по відношенню до заземлення.
- Якщо магістраль заземлення є у вашому будинку, ваш зв'язковий апарат з'єднаний з нею і з заземленою антеною, то при аварії на магістралі заземлення можна побачити феєрверк або дим поруч з апаратом, нагрів фідера, так як всі "криві" струми від різних побутових пристроїв потечуть саме через корпус вашої радіостанції до контуру заземлення.
Взагалі заземлювати все треба в одній точці, що б не створювати шлях для блукаючих струмів, однак при цьому ізоляція, наприклад, межобмоточная, в блоці живлення трансивера, повинні бути розрахована витримувати напруги, які можуть створювати ті самі блукаючі струми (2-3 кіловольта) .
- Якщо доторкнутися одночасно до фазового проводу і до заземленим пристрою (наприклад, радіостанції), то бити буде нещадно, можливо до смерті.
250 з Одеса (Новосибірська обл)