Как заземлить антенну и как уберечь трансивер (радиостанцию) или приёмник от статического электричества и попадания молнии

Если в ваши планы не входит уничтожение радиоэлектронной аппаратуры в доме или трансивера, с которого вы проводите связи, то у вас:

• Антенна должна быть короткозамкнутой для постоянного тока;

• Антенна должна быть правильно заземлена.

Конечно, можно просто натянуть КВ диполь, подключив одно его плечо к центральной жиле коаксиального кабеля, а другое к оплётке и перед каждой грозой или сильным ветром в сухую погоду отключать антенну от трансивера, замыкать её и заземлять, но однажды может наступить день, когда вы забудете или не сможете это сделать, например в виду неожиданности события (молнии бьют не только в грозу).

Особенно актуально выполнять антенну короткозамкнутой для постоянного тока и надёжно заземлять её, если это:

Антенна на КВ диапазон.

Такая антенна имеет значительную длину плеч, а следовательно и большую ёмкость к земле и грозовым тучам, значительную индуктивность, способна накапливать значительные энергии статического электричества или на неё могут наводиться импульсы большой энергии при грозовых разрядах.

Антенна установлена на мачте значительной высоты (по сравнению с окружающими предметами).

Такая антенна является точкой концентрации значительных потенциалов статического электричества, особенно если её конец весьма острый, и следовательно потенциальной точкой попадания грозового разряда.

Нужно отметить, что все промышленные антенны имеют в своём составе элементы обеспечивающие их короткое замыкание по постоянному току и рассчитаны на подключение к ним заземления (установки на мачту соединённую с контуром заземления).

Замыкание антенны по постоянному току

Если антенна изначально не является короткозамкнутой по постоянному току (квадрат, треугольник, разрезной петлевой вибратор), то для её замыкания можно использовать:

Дроссель

Дроссель подбирают так, что бы его реактивное сопротивление было примерно в 5‑20 раз больше волнового сопротивления антенны.

Например, для антенны "Граунд плайн 1/4" на диапазон 10 метров (27 МГц или 28 МГц), такому условию удовлетворяет дроссель из 15 витков провода 3 мм намотанных с зазором 1 мм на оправке 30мм. Индуктивность такого дросселя порядка 2.8 мкГн, а его реактивное сопротивление на частоте 27 МГц будет 467 Ом, что почти в 10 раз выше волнового сопротивления антенны "Граунд плайн 1/4" (50 Ом).

На рабочей частоте такой дроссель не будет оказывать никакого ощутимого влияния на работу антенны и КСВ, но для более низкочастотных импульсов и тем более постоянного тока (статического электричества) он будет являться элементом замыкающим антенну.

Преимущества дросселя:

– Компактность;

– В случае если антенна многодиапазонная то дроссель, будучи рассчитан на самый низкочастотный диапазон (частоту) не будет оказывать влияние на более высокочастотные диапазоны (частоты).

Недостатки дросселя:

– В некоторых случаях дроссель может явиться колебательной системой LC контуром с распределёнными параметрами и резонировать на некой частоте, что приведёт к ухудшению параметров антенны.

Четвертьволновую короткозамкнутую линию

Четвертьволновая короткозамкнутая линия, в простейшем случае, есть не что иное как отрезок такого же фидера, как фидер идущий от антенны, длиной 1/4 L на рабочей частоте, естественно с учётом К_укорочения данного фидера, замкнутую на одном конце и подключенную параллельно фидеру другим концом (соответственно – оплётка к оплётке, центральная к центральной жиле, если это коаксиальный кабель).

Четвертьволновая линия замкнутая на конце является по сути параллельным LC контуром настроенным на рабочую частоту (частоту для которой её длина равна 1/4L), то есть оказывает большое сопротивление токам частоты на которую настроена и малое сопротивление токам любых других частот и постоянному напряжению.

Преимущества 1/4L короткозамкнутой линии:

– Возможность выполнения КЗ по постоянному току на высокочастотных диапазонах УКВ (VHF/UHF) без опасения, что будут потери в КЗ элементе.

– Дополнительная фильтрация сигналов как принимаемых из эфира так и излучаемых.

Недостатки 1/4L короткозамкнутой линии:

– Невозможность выполнения КЗ элемента таким способом на несколько диапазонов (частот).

– Большой физический объём в случае изготовления для КВ диапазонов.

Важно отметить, что какой бы не был КЗ элемент, обязательно к его выводам подключить разрядник на напряжение в 2‑4 раза больше, чем напряжение развиваемое передатчиком.

Например, для передатчика мощностью 100 Ватт напряжение на которое должен быть рассчитан разрядник будет порядка 250 вольт.

Если антенна исключительно приёмная, то разрядник должен быть на как можно меньшее напряжение.

Разрядник необходим на случай прямого попадания молнии или наведения очень сильной наводки, например, от близкого грозового разряда. В таком случае разрядник замкнёт КЗ элемент антенны, который мог бы сам стать резонатором и в нём могли бы возникнуть колебания некой частоты, большой, порой огромной мощности, которые бы привели к разрушению или связной аппаратуры или бытовой электроники. Разрядник в момент пробоя снижает добротность такого резонатора и ограничивает напряжение, действующее в системе до относительно безопасного уровня.

Особенно актуален разрядник для короткозамкнутых 1/4L линий, так как такие линии являются колебательными системами с весьма высокой добротностью, настроенными непосредственно на полезную частоту, то есть частоту, которая будет пропущена любыми ФНЧ/ФВЧ и контурами связного тракта.

Для этой цели вполне подходят промышленные разрядники, которые можно купить в магазинах торгующих электронными компонентами, например:

На параметрах антенны такой разрядник в нормальном состоянии не будет сказываться, так как имеет весьма малую ёмкость и большое сопротивление. Разрядник, который замерил автор (приведён на фото) имел ёмкость всего 0,2 пф.

Естественно, что такие "мелкие" разрядники одноразовые, то есть при возникновении нештатной ситуации, скорее всего они физически разрушаться "выгорят", но и не стоит забывать, что при возникновении таких ситуаций, в любом случае потребуется техническое обслуживание и самой антенны, какой бы прочной она не была.