Плоскость земли - Ground plane

Часть серии по
Антенны
Maszt radiowy w Konstantynowie.jpg
Общие типы
Составные части
Системы
Безопасность и регулирование
Источники излучения / регионы
Характеристики
Методы

В области электротехники , A заземление представляет собой электрический проводящая поверхность, как правило , подключен к электрической земле . Этот термин имеет два разных значения в разных областях электротехники. В теории антенн заземляющий слой - это проводящая поверхность, большая по сравнению с длиной волны , такая как Земля, которая подключена к заземляющему проводу передатчика и служит отражающей поверхностью для радиоволн . В печатных платах заземляющая поверхность представляет собой большую площадь из медной фольги на плате, которая подключена к клемме заземления источника питания и служит обратным путем для тока от различных компонентов на плате.

Теория радиоантенн

В связи , А плоскость земли является плоской или почти плоская горизонтальной проводящей поверхностью , которая служит в качестве части антенны , чтобы отражать радиоволны от других антенных элементов. Самолет не обязательно заземлять . Форма и размер заземляющего слоя играют важную роль в определении его радиационных характеристик, включая коэффициент усиления.

Для монопольной антенны Земля действует как плоскость заземления, отражая радиоволны, направленные вниз, создавая впечатление, что они исходят от антенны изображения .

Для работы в качестве заземляющего слоя проводящая поверхность должна иметь радиус не менее четверти длины волны ( λ / 4) радиоволн. В более низкочастотных антеннах, таких как мачтовые излучатели, используемые для вещательных антенн, сама Земля (или водоем, такой как солончак или океан) используется в качестве плоскости земли. Для более высокочастотных антенн в диапазонах VHF или UHF заземляющий слой может быть меньше, а в качестве заземляющих поверхностей используются металлические диски, экраны и провода. В верхних диапазонах ОВЧ и УВЧ металлическая обшивка автомобиля или самолета может служить заземляющей поверхностью для выступающих из нее штыревых антенн . В микрополосковых антеннах и печатных несимметричных антеннах участок медной фольги на противоположной стороне печатной платы служит заземляющим слоем. Плоскость заземления не обязательно должна быть сплошной поверхностью. В антенне наземной плоскости стиля штыревой антенны , то «плоскость» состоит из нескольких проводов λ / 4 длинных излучающих от основания четвертьволновой штыревой антенны.

Радиоволны от элемента антенны, которые отражаются от плоскости заземления, по-видимому, исходят от зеркального отражения антенны, расположенной с другой стороны от плоскости заземления. В монопольной антенне диаграмма направленности монополя плюс виртуальная « изображающая антенна » заставляет ее выглядеть как двухэлементная дипольная антенна с центральным питанием . Таким образом, монополь, установленный на идеальной заземляющей поверхности, имеет диаграмму направленности, идентичную дипольной антенне. Линия питания от передатчика или приемника подключается между нижним концом монопольного элемента и заземляющей пластиной. Заземляющий слой должен иметь хорошую проводимость; любое сопротивление в заземляющем слое последовательно с антенной и служит для рассеивания мощности от передатчика.

Печатные платы

Большие светлые области на этой печатной плате - это земля.

Заземления на печатной плате (PCB) является большая площадь или слой из медной фольги соединены со схемой в первом пункте, как правило , один вывод источника питания . Он служит обратным путем для тока от многих различных компонентов.

Заземляющий слой часто делают как можно больше, покрывая большую часть площади печатной платы, которая не занята дорожками цепи. В многослойных печатных платах это часто отдельный слой, покрывающий всю плату. Это упрощает компоновку схемы, позволяя разработчику заземлять любой компонент без необходимости выполнять дополнительные трассировки; выводы компонентов, требующие заземления, прокладываются непосредственно через отверстие в плате к заземляющей пластине на другом слое. Большая площадь меди также проводит большие обратные токи от многих компонентов без значительных падений напряжения, гарантируя, что заземление всех компонентов имеет одинаковый опорный потенциал.

В цифровых и радиочастотных печатных платах основной причиной использования больших пластин заземления является уменьшение электрических шумов и помех через контуры заземления и предотвращение перекрестных помех между дорожками соседних цепей. Когда цифровые схемы переключаются, большие импульсы тока проходят от активных устройств (транзисторов или интегральных схем) через цепь заземления. Если цепи питания и заземления имеют значительный импеданс, падение напряжения на них может создавать импульсы напряжения шума, которые мешают другим частям цепи (дребезг заземления). Большая проводящая поверхность заземляющего слоя имеет гораздо более низкий импеданс, чем дорожка цепи, поэтому импульсы тока вызывают меньшие помехи.

Кроме того, заземление под дорожками печатной схемы может уменьшить перекрестные помехи между соседними дорожками. Когда две дорожки проходят параллельно, электрический сигнал в одной может быть связан с другой посредством электромагнитной индукции посредством силовых линий магнитного поля, соединяющих одну с другой; это называется перекрестными помехами . Когда под ним присутствует слой заземляющего слоя, он образует линию передачи со следом. Обратно направленные обратные токи протекают через заземляющую поверхность непосредственно под дорожкой. Это ограничивает большую часть электромагнитных полей в области около трассы и, следовательно, снижает перекрестные помехи.

Плоскость питания часто используется в дополнение к заземлению на многослойной печатной плате для распределения мощности постоянного тока между активными устройствами. Две обращенные друг к другу поверхности из меди образуют большой развязывающий конденсатор с параллельными пластинами, который предотвращает передачу шума от одной цепи к другой через источник питания .

Плоскости заземления иногда разделяются, а затем соединяются тонкой дорожкой. Это позволяет разделить аналоговую и цифровую части платы или входы и выходы усилителей. Тонкая дорожка имеет достаточно низкий импеданс, чтобы держать две стороны очень близко к одному и тому же потенциалу, не позволяя токам заземления одной стороны соединяться с другой стороной, вызывая контур заземления .

Смотрите также

Рекомендации

 Эта статья включает  материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Управления общих служб : «Федеральный стандарт 1037C» . (в поддержку MIL-STD-188 )