Preview only show first 10 pages with watermark. For full document please download

Rf In The Shack And Other Grounding Myths

   EMBED


Share

Transcript

RF in the SHACK  and OTHER GROUNDING MYTHS NCARC  NOVEMBER 2009 MEETING PRESENTED BY:  DAVE – W0LEV A POSSIBLE GOOD GROUND? A ground rod is an 8 foot long copper coated road pounded 7 ½ feet into the ground. It should be in a place  that is moist from time to time. You cannot put it in dry sand and expect it to work. The ground rod wire,  for a power system ground, should be #8 wire or larger. Construction Plans will provide a specification or  the National Electrical Code can be consulted. You could connect a toaster between the hot side of the power line and a ground rod. Since the neutral of  the power line is grounded you should have a complete circuit. Connect the toaster normally and make a  piece of toast and time the toaster until the toast pops up. Then, connect the toaster to the HOT side of the  power line and to the ground rod and make a piece of toast. If the time is within 25%, comparing the first  piece and the second piece then you have a good ground. You should fully understand electricity and the  safety needed when doing this test BEFORE you attempt it. If the toaster time is too far off then drink a quart of liquid, wait an hour or so, and then wee on the ground  rod and make sure you wee about ¾ of the quart out (do not have the toaster connected or operational).  Wait 1 hour and re‐test with the toaster. This will test to see if the soil needs to be wet. Getting a second  person to do this and weeing one hour after you wee, and then waiting 1 hour after the second wee would  be a better test. THREE  TYPES  OF  GROUND • SAFETY: ASSURES NEUTRAL AND “GREEN” ARE AT THE SAME POTENTIAL SO  YOU DON’T GET SHOCKED – NOTHING TO DO WITH RF IN THE SHACK • LIGHTNING: PROVIDES A RETURN FOR LIGHTNING INDUCED RETURN CURRENTS SO YOU DON’T TAKE LIGHTNING DAMAGE TO YOUR HOUSE OR EQUIPMENT – NOTHING TO DO WITH RF IN THE SHACK • RF: PROVIDES A RETURN FOR INDUCED RF CURRENTS (HEAVEN FORBID EMP) ‐ NOTHING TO DO WITH RF IN THE SHACK THEN WHAT IS A “GROUND” RF IN THE SHACK? • IF YOUR ANTENNA IS WORKING AS INTENDED, YOU  DARN WELL BETTER HAVE “RF IN THE SHACK”!!  WHAT IS RF IN THE SHACK • WHAT IT IS: GETTING “STUNG” OR “BURNED” FROM ABOUT  ANY CONDUCTOR WHILE TRANSMITTING  THE TRANSMITTER MAY EXPERIENCE RF FEEDBACK IN THE AUDIO CIRCUITRY THE PRESENCE OF HIGH RF FIELDS IN THE SHACK • WHAT IT IS NOT: DEPENDANT ON “GROUNDING” RF IN THE SHACK? • DO WE STILL HAVE “RF IN THE SHACK”? MY TYPICAL CAMPING STATION GUARANTEED RF IN THE “SHACK” OH‐OOOHH, MAYBE THIS ISN’T SUCH  A GOOD IDEA • GET “BIT” OR RF‐BURNED BY TOUCHING EVEN THE  SMALL MICROPHONE CLIP (at 80‐watts)   • CAN NOT OBTAIN A MATCH TO THE WIRE   • RADIO RF OUTPUT IS IRRATIC AND UNSTABLE      • RF INTO THE AUDIO CAUSES “RF FEEDBACK” • RADIO AUDIBALLY SQUEELS WHEN THE   MICROPHONE IS KEYED.   SOLUTION BIG FAT CONDUCTOR  FROM RADIO CHASSIS TO  JEEP SHEET METAL NOTE:  RUBBER  TIRES DON’T  CONDUCT RF  ENERGY NOTHING HAS  BEEN  “GROUNDED”! MODEL OF THE CAMPING SETUP TRANSMITTER TRANSMITTER NO SINK FOR RETUTN CURRENTS (RADIATIVE OR NON‐RADIATIVE) VEHICLE SKELETON IMAGE PLANE (Jeep) RETURN CURRENTS  TRAVEL THROUGH  FAT CONDUCTOR NOW, WHAT IS RF IN THE SHACK? • SIMPLY:  AN ATTEMPT OF THE RF FIELDS  GENERATED IN THE INTENDED ANTENNA TO  SINK IMAGE OR RETURN CURRENTS ‐ THE  ANTENNA IS INCOMPLETE – THIS IS WHAT  CAUSES THE BURNS AND BITES. • THE PRESENCE OF HIGH RF FIELDS IN THE  SHACK – THIS DOES NOT BURN AND BITE. JUMP ROPE ILLUSTRATION THINK FIELDS AND WAVES PROVISION MADE FOR IMAGE OR RETURN CURRENTS NO PROVISION MADE FOR IMAGE OR RETURN CURRENTS  IS “GROUNDING” REQUIRED TO  ELIMINATE “RF IN THE SHACK”? SUPPLY THE REST OF THE ANTENNA,  DUMMY • IN A RADIATIVE MANNER – THE OTHER HALF OF THE DIPOLE • IN A NON‐RADIATIVE MANNER – THE VERTICAL MONOPOLE  IMAGE PLANE CAN A GOOD DC GROUND BE A  GOOD RF “GROUND”? • ZERO LENGTH – MAYBE – BUT WHY • ¼‐WAVELENGTH LONG CONDUCTOR – NO  BUT, THE ¼‐WAVELENGTH “GROUND” CONDUCTOR  BECOMES A PART OF THE ANTENNA!  IT SUPPLIES A  CONDUCTIVE RETURN PATH FOR THE (NOW) RADIATIVE  RETUREN CURRENTS!  WHAT  DOES  THE  RADIATING ? Mobile Resonator Coaxial Feedpoint (center conductor to resonator, braid to tower)  Does This  Matter ??? Tall Tower Hint: What is the Radiation Resistance  (if you answer 50‐ ohms, you flunk) Why ?? Hint:  Without the tower,  would there be “RF In the Shack”? THE  FACTS • FACT: A severely electrically shortened “radiator” (the mobile resonator) presents a  very LOW radiation resistance (notice this is resistance, the real part, not the reactive  part) • • RESISTANCE: A)  Frequency Independent (R) REACTANCE: A)  Frequency Dependent  (L or C) B)  Can transform types of energy B)  Can not transform types of  energy • The radiation resistance is generated as a result RF fields on a conducting structure  and is dictated by the physics of those fields coupling to free space ‐ radiation (we’ll end EM theory there).   • In a radiating structure, what is responsible for producing radiation? Voltage?                     Current?             Magic?                  Why? Why should I care? What does it matter? All? None? Black Magic? Witchcraft? The Large Hadron Collider? OHM’S  LAW • What does OHM’S LAW have to say about  this?  Yes, OHM’S LAW, remember? • It doesn’t apply to just resistors!  Does Ohm’s Law require a “ground”? • V = IR Simple linear algebra.  REMEMBER IT !!!!!!!! I had this on my Novice Exam in 1959!!  Its worth remembering!!!!! • Low Resistance    dictates high current and low voltage THEREFORE • ANSWER: THE TOWER Low‐Z  Feedpoint  RF Current Generates fields  which couple energy  to free space ‐ radiation The Mobile Resonator Contributes an  Insignificant Amount of Energy to the  Radiated Fields of the Structure. QUESTIONS