高樓層電台接地

開始進入無線電的世(ㄑㄧㄢˊ )界(ㄎㄥ)之後,「電台接地(station ground)」一直是我想瞭解的議題。研究了幾個月下來,總算是有一些心得,在此分享如下,歡迎各位指教。

根據ARRL網站的這篇文章,無線電臺的「接地」分為三種:

一、防雷擊接地(lightning ground ),此為防止打雷擊中天線、造成人機傷亡的措施,網路上有相當豐富的資料,其中我覺得這篇寫得相當完整。

二、防漏電接地(safety ground),如一般電器,此為防止帶電電路因不知名原因與金屬機殼接觸,造成觸電。處理的方法也與一般電器一般,只要從機器的金屬機殼拉出一條線,接入建築物的接地端子,(即三腳插座的第三腳,不過可能要先檢查一下第三腳是否有真的接地)。抑或將線搭接到冷水管上(必須要一路都是金屬水管,直通地下)。

三、射頻接地(RF ground),這就是和火腿族最有關、涉及天線效率和是否對周邊電器產生干擾的接地。也是網路上眾說紛紜、最多迷思的一種「接地」。我目前的認知如下:

首先,電台內的設備(如收發信機、天調、功放等)需不需要「射頻接地」,先決條件在天線系統,天線是否屬於平衡天線,如偶極子天線(dipole)、八木天線(yagi)、環狀天線(loop)?若是非平衡天線如GP,在饋電點上上是否已經有良好的地網(radial)?若上面兩個問題的答案是肯定的,那電台裡面的裝置應該就不需要射頻接地,但建議還是做一條「防漏電接地。」

接下來整理射頻接地的情形:

最正統的射頻接地,在ARRL的天線手冊裡花了很長的篇幅來解釋,其中包括一支打入地下、六至八呎長的銅釘、一條盡可能短而寬的網狀接地線接往電台設備,還要視土壤成分,定時在銅釘周圍補充鹽水以控制導電性。

對於住在台灣都市的我們,若不是住在一樓,即使找到樓下有地點可以打釘、可以灑鹽水,但是「盡可能短的接地線」對於住樓上的人是不可能達成的。根據這篇文章的說法,使用過長的接地線將射頻接地接至大地的話,由於在機器的接地端子呈現的阻抗會很高,除了減低射頻接地的效果外,還有可能在機子的(射頻)接地端產生極大的射頻電壓,對人身產生危害。若直接把機器的(射頻)接地端子接入插座的第三腳,除了上述的缺點與危險外,還可能將射頻干擾(RFI)帶給整棟建築物的電器。

因此,設置在高樓層的業餘無線電臺的射頻接地,可能只能採用counterpoise的方式,視所要操作的波段,準備約四分之一波長的電線數條,末端做好絕緣,鋪撒開來以取代真實接地。

另外還有人工接地這樣的裝置,原理類似於在地線端接上一個天調,以下列兩種方式達成相對優良的射頻接地:

首先是諧調counterpoise的電器長度,使得固定長度、條數較少的counterpoise能在多個波段上被使用。

或是諧調接往「遙遠的彼方」的大地的接地線(插座地線因前述射頻干擾的問題建議不要使用)的長度,把大地與電台之間的距離「拉近」,以改善射頻接地效果。

以上是我目前研讀各方資料整理的心得,歡迎各位OM先進指教。

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