なぜ一部の無線アンテナはグランドへのパスを必要とし、他のアンテナは不要なのですか？

私は現在、ラジオの基礎を学んでいますが、水晶ラジオなどの一部のラジオには、本質的に地面に埋め込まれたワイヤーであるモノポールアンテナがあることに気付きました。ただし、私の机の上に座っているポータブルラジオなど、他のラジオはそうではありません。アンテナは接地する必要がありますか？

長い答えに謝罪-その複雑な主題。私は主要なポイントに焦点を合わせようとしました。空中線を包括的に扱うことを意図したものではありません。

地上と地球。

「地上」で地球に物理的に接続されていることを意味する場合、答えは明らかにノーです。そうでなければ、通信衛星や宇宙探査機は機能しません。「グランド」とは、回路内の他のすべての電圧が（0V）を基準とする回路内のポイントを意味する場合、答えはイエスです。

アンテナは、電磁波を送受信することで機能します。（Maxwell、Hertzなどを参照）

EM波-空中のタイプと形状：

EM波は、電界または磁界 （あるいはその両方）から検出できます。波は偏光することもできるため、アンテナもこの偏光に対して最適化できます。空中線の「ゲイン」は、指向性を持たせたり、余分な要素を追加したり、成形されたリフレクターを使用することで増加させることができます。そのため、さまざまな波長での受信（または送信）を最適化するためのさまざまな形状とサイズ、および奇抜な外観のデザインです。

「単純な」モノポール。

垂直アンテナ（クリスタルセットで一般的に使用されるアンテナ）が電界を検出します。これにより、空中の電荷が「上下」に移動し、小さいながらも測定可能な交流が生成されます。空中線の物理的寸法がEM波の波長と一致する場合、効果が最大になります。（共鳴効果を参照）アンテナが何かに接続されている必要はありません。

このタイプのアンテナは全方向性です。

（弱い）信号を受信機に結合するには、チューニングとインピーダンス整合が必要です。アンテナの場合、これはLC調整回路（タンク）で実行されます。調整された回路は、選択された1つの狭い周波数帯域を拡大します（Q係数を参照）。チューニングコイルは（自動変圧器のように）タップするか、別のコイルを使用して、一部のエネルギーが「無線」回路に転送されるため、アンテナへの負荷を最適化できます。あまりにも多くのエネルギーを使用すると、応答が減衰します。Qファクターを高く保つと、個々の送信を簡単に分離できます。（選択性）

この効果を最大にするには、アンテナの長さを信号の波長に関連付ける必要があります。接地（アース）は反射面として機能し（リターンコンダクタとしてではなく）、空中線の実効長を2倍にし、ダイポール空中線を生成します。このグラウンドプレーン効果は、金属シート（良導体）またはワイヤを使用することで改善できます。

一般的なyagi配列（TVアンテナ）は、このアイデアを示しています。信号は折り返しダイポールから取得されます。他の要素は双極子です（水平または垂直偏光、またはその両方）。これらはパッシブアンテナとして機能し、主受信アンテナでの信号強度に加算されるように、位相シフトで着信波を再送信します。八木は方向に敏感です。

ポータブルラジオ。

ポータブルラジオの空中ピックアップは、フェライトバーに巻き付けられたコイルです。（空中ループ）、EM波の磁場成分を検出します。この変化する磁場は、コイルに電圧を誘導します。コイルは、可変コンデンサーと同調回路を形成します。2番目の「出力」コイルまたはおそらくプライマリコイルインピーダンスの「タップ」は、調整された回路に負荷をかけることなくアンプ回路と一致し、鋭く調整されたアンテナを生成します。

ループアンテナは非常に指向性が高く、ポータブルラジオを360度回転させることで簡単に観測できます。

調整された回路の一方の端は、無線回路の残りの「グランド」または0Vに接続されていることに注意してください。また、通常は小さなコンデンサでコイルの「ホット」エンドまたはフェライトバーの別のコイルに接続された2番目のアンテナ（ワイヤまたは「ホイップ」アンテナ）を追加することもできます。これにより、信号の電界成分が取り込まれ、受信が改善されます。

フェライトループアンテナ（フェライトコアに巻かれたコイル）を使用していた携帯無線。これらのアンテナには接地は必要ありませんが、コイルは指向性があるため、適切な信号を受信するには無線を特定の方向に向ける必要があります。

八木（ビーム）アンテナにもアースは必要ありませんが、シンプルな長いワイヤアンテナ（クリスタルセットの場合）はアースが必要です。

それはすべてアンテナの設計に依存します。