Nej den ska inte anslutas till jordplanet.
Ett tekniskt mer sakligt namn på whip-antenn är monopol-antenn. Whip är öknamn som kommer av att antennen ofta svajar på bilar, i synnerhet på gamla USA-bilar med AM-antenn. Numera är dessa antenner, även om de fortfarande finns, inte så synliga på bilarna.
Monopol-antennen är en dipol-antenn där ena antennhalvan består av spegelbilden i jordplanet.
Fördelen med antenn-typen är att det blir en hälften så lång antenn jämfört med dipolen, men fungerar lika bra.
Ett försök att förklara hur detta kan fungera:
Tänk dej att du står på kanten till en 100 meter stor spegel som ligger på marken. Ställ en halv meter lång pinne (monopolen) i mitten av spegeln så den pekar mot himmeln.
När du tittar mot mitten av spegeln, från kanten, ser du nu en meter lång pinne då pinnens spegelbild ser ut som en fortsättning på den verkliga pinnen.
Det är så med monopolen relativt dipolen. Även radiovågorna blir lurade och tror att pinnen är dubbelt så lång.
Varför skulle då någon hellre villa ha den dubbelt så långa dipolen om det blir lika bra radio-mottagning med monopolen?
Man lika gärna ställa omvända frågan varför någon skulle vilja ha monopolen relativt dipolen.
Den mest uppenbara fördelen med dipolen är att den fungerar lika bra som monopolen, utan att man behöver släpa med sej en 100 meter stor spegel. Dipolen är inte beroende av att ha något jordplan.
Vad gäller bilar, så är de mobila jordplan med mycket ledande plåtytor och då passar monopolen-antenn bra som radio-antenn.
Ville man ha extra Whip så hängde man en rävrumpa i toppen av antennen. Det var för ett måste i vissa kretsar.
Det förbättrade inte radio-mottagningen men man lyssnade ändå bara på skivspelare eller Super8 om det hängde rävrumpa i antennen.
En meter lång monopol-antenn på idealt förlustfritt och oändligt stort jordplan vid 25 MHz ger ungefär strålningsresistans på 3 Ohm och reaktans på 500 Ohm, 3 -j500 Ohm.
Utgår från att det är en antenn i denna storleksordning du tänker på, då det stämmer någorlunda med frekvens och den resistans du nämner..
Kapacitiva delen kan kompenseras med en spole, korrekt.
För det behövs en 5mH spole med låg förlustfaktor vid 25 MHz. Den ska ha en resistiv del som är väsentligt mindre än 3 Ohm vid 25 MHz.
Vid 5 MHz blir samma antenns strålningsresistans endast 0.02 Ohm och reaktansen 3000 Ohm. Det är grovt oberäknad impedans, men det bör vara den storleksordningen.
Avstämningsspolen blir på 100mH för 5 MHz. Ska dess DC-resistans var försumbar relativt antennens strålningsresistans lär tråddiametern bli minst 10 cm och hela spolen kommer vara i storleken som ett hus och Q-värdet är ändå katastrof-dåligt.
Antennens impedans förändras olinjärt med frekvensen. Det gäller även för icke ideala matchningskomponenter. Ofta kan man bortse från komponenternas oideala beteende men de får en betydande inverkan när det handlar om i sammanhanget extrema antenn-impedanser som ska hanteras.
Även spolens induktans är en frekvensberoende komponent. Man måste antingen ha mätresurser vid dessa frekvenser(impedans vektor-mätning) eller data-blad där R+jX relativt frekvens är angivet för att avgöra om en spole gör vad man tänkt. Sådan data har alla större tillverkare av reaktiva komponeter.
Alternativt kan man klara sej med en VSWR-meter och systematisk trial&error för att experimentera fram optimala komponent-värden.
Det är lite så många radio-amatörer tunar sina antenner. Man har tuning-lådor med stora vridkondensatorer och variabla induktanser som avstämningselement och man söker sej fram genom till bästa matchning genom att avläsa VSWR samtidigt som man rattar på värdena.
Anslutnings-impedansen är hög för en kort monopol-antenn. Ta ett extrem-exempel, en meter antenn vid 50 Hz. En sådan antenns impedans kan mätas med multimeter och den kommer visa resistans högre än 10 MOhm och ca 10pF kapacitans, om multimetern även kan mäta kapacitans för 50 Hz.
Den spänning som den korta antennen plockar upp vid 50 Hz, kommer att spänningsdelas över antennens impedans och 3 Ohms motståndet du lagt på ingångstrissan.
Uin=Uant* 3Ohm/(3Ohm+10MOhm).
I praktiken, om man vill lägga resistans över trissan, som motsvarar antennens strålningsresistans vid 50 Hz så blir det i stil med 0,00000001 Ohm.
Det blir betydligt mindre spänning kvar till trissan efter den spänningdelningen jämfört med 3 Ohm. Mesta spänningen blir kvar över antennen.
Jämför nätbrum som plockas upp på högohmig mik-ingång om du ansluter en meter blank-tråd. Lägger du ett motstånd på 3 Ohm tvärs över mikingången så försvinner nog allt hörbart brum. Motståndet ger ingen bra antenn-funktion således, om man är ute efter att ta emot 50Hz.
Om man vid 5MHz vill matcha på samma sätt som vid 25MHz/3Ohm blir motståndet över ingångstrissan på 0.02 Ohm...
Bra nära kortslutning.
Din transistor-gate kommer troligen att utgöra en kapacitiv last som måste kompenseras för. Det påverkas även av hur gaten är kopplad relativt efterföljande kretsar.
Ska antennens signal överföras via koaxialkabel, så måste även kabeln ha 3 Ohm karaktäristisk impedans, vilket inte är en helt praktisk kabel-dimension., så därför antar jag att du tänkt köra direkt utan kabel mellan radio och antenn. Alla signalövergångar kan f.ö. bli bekymmersamma vid låg system-impedans, lödningar och skarvar får lätt någon Ohm förlustresistans vid 25 MHz.
Den konventionella lösningen för korta monopol-antenner är att göra en öppen och bred spole i material med låga resistiva förluster i botten på antenn. Spolen ska då matcha så att anslutningsimpedansen blir hanterbar. Spolens värde kan för en enskild frekvens beräknas manuellt via Smith-diagram.
Ytterligare en variant för att minska reaktiva förluster är att ha en kapacitiv hatt på antennen.
En nackdel med denna typ av avstämning är att antennen bara blir matchad för ett smalt frekvensområde.
Typexempel är 27 MHz komradio-monopoler på en meters längd, avsedda för att sättas på biltak. Dessa kan oftast matchas hyggligt till 50 Ohm resistivt och låga reaktiva förluster, men de är mycket smalbandiga.
Det går matcha bredbandigare med reaktiva komponenter. Det är lite svårare men en trafo som en del i matchningen kan underlätta då den kan lyfta impedansen som ska matchas till en högre impedans, där olika förluster enklare hanteras.
Att skapa en antenn som är hyggligt effektiv och täcker 10-80 meter på en och samma impedansmatchning räknas som mycket bredbandig matchning.
Det är svårt att göra med små förluster. Är man bara ute efter att radion ska se någorlunda bra matchning räcker två motstånd som matchning, men meningsfull antenn-funktion försvinner.
Grundregeln är att resistiva komponenter inte får användas för matchning om man vill ta till vara på all signal.
Motstånd kan förekomma om man medvetet vill dämpa vissa delar, för stabilitet i aktiva kretsar, undvika överstyrning och begränsa q-värden.
För enkel framtagning av komponentvärden kan man använda Smith-diagram men för bredbandigare lösningar blir det komplicerat.
En fördel med att lära sej använda Smith-diagrammet är att det ger större insikt i antennens egenskaper.
Är man ute efter bredbandig mottagning typ täcka allt mellan 10 och 80 meter så behöver man nödvändigtvis inte matcha något alls.
Det går koppla en meter blanktråd direkt in på en lågkapacitiv gate och sedan se till att förstärka signalen så mycket som behövs i efterföljande steg. Det ger måttliga systemförluster.
Problemet med denna metoden är att det är svårt att undvika överstyrning pga oönskade signaler och lokala störningar och statisk elektricitet kan döda trissan.
Filtrera bort dessa problem kräver orimligt högimpediva filter, men det kan finnas tillfällen då direktmatning till gaten duger för vad man vill åstadkomma och man kan nöja sej att skydda trissan med diod, där dioden iofs inför risk för ytterligare intermodulations-produkter.
Blir det lika bra om jag jordar gate med ett 100k motstånd?
Man brukar ge trissan DC-bias med komponenter i den storleksordningen.
RF-signalens önskade väg från antennen är in i transistorn och ska inte brännas bort i motstånd som leder någon annan stans.
Viktigt att minimera påverkan mellan strömförsörjning och signal-väg. Om 100k är lämpligt värde, är svårt att svara på, lite som att svara på om antennen är lagom lång.
Ett vanligt knep i radio-sammanhang är att jorda gaten direkt, utan att gå via motstånd, och lägga insignalen på någon av de andra benen på transistorn.
Särskilt om man som här önskar bredbandiga RF ingångssteg kan det ha fördelar.
http://www.pan-tex.net/usr/r/receivers/ra01042.htm
-
Alternativ till den korta monopol-antennen är en liten obalanserad&jordad loop-antenn. Den kan ges ungefär samma egenskaper och effektivitet som den korta monopolen men den har dessutom kontrollerbart två smala motstående riktningar med väsentligt lägre känslighet. Det är tacksamt när man vill dämpa en specifik kraftig störning som annars stör ut det man tänkt lyssna på.
Inom rimliga gränser kan man enkelt justera antennens egenskaper genom att variera antal trådvarv i loopen och det finns en mängd alternativa möjligheter att tappa antennen på signal, så att det passar egna designen.
Ur transistor-synpunkt har loop-antennen fördelen att den är DC-kortsluten vilket gör att problemet att statisk elektricitet slår sönder trissan är betydligt mindre.
För så hög verkningsgrad som möjligt är resonant matchning med högt Q väsentlig. Kan vara svårt att få till utan mätinstrument, men det finns gott om bra gördetsjälv-beskrivningar på nätet. Finns iofs även gott om riktigt usla antenn-designer på nätet.
ARRL-handboken är en rekommenderad start. Boken är riktad till hobby och radio amatörer och beskriver bägge dessa antenn-typer på lättfattligt sätt.
