Жер жазықтығы: электр тогын өткізгіш бет, антенналар мен басылған схемаларда қолданылады. Радио толқындарын шағылыстыру, ток жолы ретінде қызмет етеді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электр өткізгіш бет, әдетте электрлік жерге қосылады.
Electrically conductive surface, usually connected to electrical ground
Электртехникада жер жазықтығы – электр өткізгіш бет, әдетте электрлік жерге қосылады. Электртехниканың екі саласында бұл терминнің екі түрлі мағынасы бар. Антенна теориясында жер жазықтығы – толқын ұзындығымен салыстырғанда үлкен өткізгіш бет, мысалы, Жер. Ол хабар таратушының жер сымына қосылып, радио толқындарын шағылыстыратын бет ретінде қызмет етеді. Баспалы схема тақталарында жер жазықтығы – тақтадағы үлкен көлемдегі мыс фольга, ол қуат көзінің жер терминалына қосылып, тақтадағы әртүрлі компоненттерден келетін ток үшін кері оралу жолы ретінде қызмет етеді.
In electrical engineering, a ground plane is an electrically conductive surface, usually connected to electrical ground. The term has two different meanings in separate areas of electrical engineering. In antenna theory, a ground plane is a conducting surface large in comparison to the wavelength, such as the Earth, which is connected to the transmitter's ground wire and serves as a reflecting surface for radio waves. In printed circuit boards, a ground plane is a large area of copper foil on the board which is connected to the power supply ground terminal and serves as a return path for current from different components on the board.
Радио антенналар теориясы
Телекоммуникация саласында жер жазықтығы – басқа антенна элементтерінен радио толқындарды шағылыстыру үшін антеннаның бөлігі ретінде қызмет ететін, жазық немесе жақында жазық көлденең өткізгіш бет. Радио толқындарды шағылыстыратын бет ретінде пайдалану үшін жазықтықтың жерге қосылуы міндетті емес. Жер жазықтығының пішіні мен мөлшері оның сәулелену сипаттамаларын, соның ішінде күшейтуін анықтауда маңызды рөл атқарады. Жер жазықтығы ретінде жұмыс істеу үшін өткізгіш бет, радиус бойынша радио толқындардың толқын ұзындығының кемінде бір тоғырдан бірінші бөлігіне тең болуы керек. Төмен жиілікті антенналарда, мысалы, хабар тарату антенналарында қолданылатын мачталық радиаторларда, Жердің өзі (немесе тұзды батпақ немесе мұхит сияқты су кеңістігі) жер жазықтығы ретінде қолданылады. Жоғары жиілікті антенналар үшін, VHF немесе UHF диапазонында, жер жазықтығы кішірек болуы мүмкін, ал жер жазықтығы ретінде металл дискілер, экрандар және сымдар қолданылады. Жоғары VHF және UHF диапазондарында автомобиль немесе ұшақтың металл қаптамасы, одан шығатын сымды антенналар үшін жер жазықтығы ретінде қызмет ете алады. Микрожолақты антенналар мен басылған монопольдік антенналарда, басылған схемалық тақтаның қарама-қарсы жағындағы мыс фольгасы жер жазықтығы ретінде қызмет етеді. Жер жазықтығы үздіксіз бет болуы міндетті емес. Жерде орналасқан антенна стиліндегі сымды антеннада, "жазықтық" бірнеше λ ұзындығындағы сымдардан тұрады, олар төрттен бір толқынды сымды антеннаның негізінен сәулеленеді. Жер жазықтығынан шағылысқан антенна элементінен шыққан радио толқындар, жер жазықтығының екінші жағында орналасқан антеннаның көлеңкелік бейнесінен шыққандай көрінеді. Монопольдік антеннада, монопольдің сәулелену үлгісі және виртуалды "көлеңкелік антенна" оны екі элементті орталықтан қоректендірілген дипольдік антенна ретінде көрсетеді. Осылайша, идеалды жер жазықтығында орнатылған монопольдің сәулелену үлгісі дипольдік антеннаға ұқсас. Таратушы немесе қабылдағыштан келетін қоректендіру желісі, монополь элементінің төменгі жағынан жер жазықтығына жалғастырылады. Жер жазықтығында жақсы өткізгіштік болуы керек; жер жазықтығындағы кез келген кедергі антеннамен тізбектес қосылған болып табылады және таратушыдан қуатты ысырап етуге себеп болады.
In telecommunication, a ground plane is a flat or nearly flat horizontal conducting surface that serves as part of an antenna, to reflect the radio waves from the other antenna elements. The plane does not necessarily have to be connected to ground to be used as a reflecting surface for radio waves. Ground plane shape and size play major roles in determining its radiation characteristics including gain. To function as a ground plane, the conducting surface must be at least a quarter of the wavelength of the radio waves in radius. In lower frequency antennas, such as the mast radiators used for broadcast antennas, the Earth itself (or a body of water such as a salt marsh or ocean) is used as a ground plane. For higher frequency antennas, in the VHF or UHF range, the ground plane can be smaller, and metal disks, screens and wires are used as ground planes. At upper VHF and UHF, the metal skin of a car or aircraft can serve as a ground plane for whip antennas projecting from it. In microstrip antennas and printed monopole antennas an area of copper foil on the opposite side of a printed circuit board serves as a ground plane. The ground plane need not be a continuous surface. In the ground plane antenna style whip antenna, the "plane" consists of several wires λ long radiating from the base of a quarter wave whip antenna. The radio waves from an antenna element that reflect off a ground plane appear to come from a mirror image of the antenna located on the other side of the ground plane. In a monopole antenna, the radiation pattern of the monopole plus the virtual "image antenna" make it appear as a two element center fed dipole antenna. So a monopole mounted over an ideal ground plane has a radiation pattern identical to a dipole antenna. The feedline from the transmitter or receiver is connected between the bottom end of the monopole element and the ground plane. The ground plane must have good conductivity; any resistance in the ground plane is in series with the antenna, and serves to dissipate power from the transmitter.
Баспалы схемалар
Баспалы схема тақтасындағы (PCB) жер жазықтығы – схеманың жер нүктесіне, әдетте қуат көзінің бір терминалына қосылған мыс фольганың үлкен ауданы немесе қабаты. Ол көптеген компоненттерден ток қайтарылуының жолын қамтамасыз етеді. Жер жазықтығы көбінесе мүмкіндігінше үлкен етіп жасалады, PCB-ның схемалық іздермен жабылмайтын көп бөлігін алып жатады. Көп қабатты ПХБ-да ол тақтаның бүкіл ауданын қамтитын жеке қабат болып табылады. Бұл схемалық орналастыруды жеңілдетеді, дизайнерге қосымша іздер жүргізбей кез келген компонентті жерге қосуға мүмкіндік береді; жерге қосу қажетті компоненттердің қосылғыштары тікелей тақтадағы тесіктен басқа қабаттағы жер жазықтығына бағытталады. Мыстың үлкен ауданы көптеген компоненттерден келетін үлкен кері токтарды елеулі кернеудің төмендеуіне жол бермей өткізеді, барлық компоненттердің жермен байланысының бірдей потенциалда болуын қамтамасыз етеді. Цифрлық және радиожиілікті ПХБ-да үлкен жер жазықтығын пайдаланудың басты себебі – жерлік контурлар арқылы электр шуын және кедергілерді азайту, сондай-ақ жақын орналасқан схемалық іздер арасындағы өзара әсерді (кросстолк) болдырмау. Цифрлық схемалар күйін ауыстырғанда, белсенді құрылғылардан (транзисторлар немесе интегралды схемалар) жерлік контур арқылы үлкен ток импульстары өтеді. Егер қуат көзі мен жерлік іздерде елеулі кедергі болса, олар арқылы кернеудің төмендеуі схеманың басқа бөліктерін бұзатын шу импульстарын (жердің қайтылуы) тудыруы мүмкін. Жер жазықтығының үлкен өткізгіш ауданы схемалық ізге қарағанда әлдеқайда төмен кедергіге ие, сондықтан ток импульстары аз бұрмалауға әкеледі. Сонымен қатар, баспалы схемалық іздердің астындағы жер жазықтығы жақын орналасқан іздер арасындағы өзара әсерді азайтуы мүмкін. Екі із параллель жүргенде, біріндегі электр сигналы магниттік өріс желілері арқылы электромагниттік индукция арқылы екіншісіне таралуы мүмкін; бұл өзара әсер деп аталады. Төменде жер жазықтығы болған кезде ол ізбен бірге тарату желісін құрайды. Кері бағытталған токтар іздің тікелей астындағы жер жазықтығы арқылы өтеді. Бұл электромагниттік өрістердің көп бөлігін ізге жақын аймаққа шектейді, нәтижесінде өзара әсер азаяды. Көп қабатты схема тақтасында жер жазықтығымен қатар қуат жазықтығы да белсенді құрылғыларға тұрақты ток қуатын тарату үшін қолданылады. Екі қарама-қарсы мыс ауданы үлкен параллель пластиналық конденсаторды құрайды, бұл шудың қуат көзі арқылы бір схемадан екіншісіне таралуын болдырмайды. Жер жазықтығы кейде бөлініп, жұқа із арқылы қосылады. Бұл тақтаның аналогты және цифрлық бөлімдерін немесе күшейткіштердің кіріс және шығыстарын ажыратуға мүмкіндік береді. Жұқа іздің кедергісі жеткілікті төмен, бұл екі жақтың да бірдей потенциалда болуын қамтамасыз етеді, сонымен қатар бір жақтың жерлік тогының екінші жағына таралуын болдырмай, жерлік контурдың пайда болуын азайтады.
A ground plane on a printed circuit board (PCB) is a large area or layer of copper foil connected to the circuit's ground point, usually one terminal of the power supply. It serves as the return path for current from many different components. A ground plane is often made as large as possible, covering most of the area of the PCB which is not occupied by circuit traces. In multilayer PCBs, it is often a separate layer covering the entire board. This serves to make circuit layout easier, allowing the designer to ground any component without having to run additional traces; component leads needing grounding are routed directly through a hole in the board to the ground plane on another layer. The large area of copper also conducts the large return currents from many components without significant voltage drops, ensuring that the ground connection of all the components are at the same reference potential. In digital and radio frequency PCBs, the major reason for using large ground planes is to reduce electrical noise and interference through ground loops and to prevent crosstalk between adjacent circuit traces. When digital circuits switch state, large current pulses flow from the active devices (transistors or integrated circuits) through the ground circuit. If the power supply and ground traces have significant impedance, the voltage drop across them may create noise voltage pulses that disturb other parts of the circuit (ground bounce). The large conducting area of the ground plane has much lower impedance than a circuit trace, so the current pulses cause less disturbance. In addition, a ground plane under printed circuit traces can reduce crosstalk between adjacent traces. When two traces run parallel, an electrical signal in one can be coupled into the other through electromagnetic induction by magnetic field lines from one linking the other; this is called crosstalk. When a ground plane layer is present underneath, it forms a transmission line with the trace. The oppositely directed return currents flow through the ground plane directly beneath the trace. This confines most of the electromagnetic fields to the area near the trace and consequently reduces crosstalk. A power plane is often used in addition to a ground plane in a multilayer circuit board, to distribute DC power to the active devices. The two facing areas of copper create a large parallel plate decoupling capacitor that prevents noise from being coupled from one circuit to another through the power supply. Ground planes are sometimes split and then connected by a thin trace. This allows the separation of analog and digital sections of a board or the inputs and outputs of amplifiers. The thin trace has low enough impedance to keep the two sides very close to the same potential while keeping the ground currents of one side from coupling into the other side, causing ground loop.