miniatura|422x422px|Antena de pla de terra VHF. Es tracta d'una antena de fuet (monopol) de quart d'ona (vareta a la part superior) amb tres conductors de quart d'ona connectats a terra que es projecten cap avall des de la base del fuet per formar un "pla de terra". Les antenes de pla de terra tenen un patró de radiació omnidireccional, que irradia la mateixa intensitat de senyal en totes les direccions azimutals, amb la potència radiada màxima en direcció horitzontal i disminuint amb l'angle d'elevació fins a zero a l'eix de l'antena. Els conductors de terra serveixen per augmentar la potència radiada en direcció horitzontal fins al doble del guany d'un dipol, o 5,19 dB. Si els cables del pla de terra s'estenguessin horitzontalment des de la base del monopol, la impedància seria la meitat de la del dipol, o 36,5 ohms. Tanmateix, la inclinació cap avall dels cables del pla de terra serveix per augmentar la impedància de l'antena, de manera que l'antena s'adapta bé a la línia d'alimentació del cable coaxial de 50 ohms. En enginyeria elèctrica, un pla de terra és una superfície conductora d'electricitat, generalment connectada a la terra elèctrica. Els plans de terra solen estar fets de coure o alumini, i sovint es troben a la part inferior de les plaques de circuits impresos (PCB).
El terme té dos significats diferents en àrees separades de l'enginyeria elèctrica.
En la teoria d'antenes, un pla de terra és una superfície conductora gran en comparació amb la longitud d'ona, com ara la Terra, que està connectada al cable de terra del transmissor i serveix com a superfície reflectant per a les ones de ràdio. En les plaques de circuits impresos, un pla de terra és una gran àrea de làmina de coure a la placa que està connectada al terminal de terra de la font d'alimentació i serveix com a camí de retorn per al corrent dels diferents components de la placa.
miniatura|Dibuix d'una antena de pla de terra de quart d'ona amb un pla de terra artificial sintonitzat.
Teoria d'antenes de ràdio En telecomunicacions, un pla de terra és una superfície conductora horitzontal plana o gairebé plana que serveix com a part d'una antena, per reflectir les ones de ràdio dels altres elements de l'antena. En les antenes monopolars, el pla de terra està connectat a un costat de la línia d'alimentació de l'antena, normalment el conductor de blindatge d'un cable coaxial, i l'altre costat està connectat al mateix element monopolar. La forma i la mida del pla de terra tenen un paper important a l'hora de determinar les seves característiques de radiació, inclòs el guany.
Per funcionar com a pla de terra, la superfície conductora ha de tenir com a mínim una quarta part de la longitud d'ona . En antenes de baixa freqüència, com ara els radiadors de pal utilitzats per a antenes de radiodifusió, la Terra mateixa (o una massa d'aigua com ara una maresma o un oceà) s'utilitza com a pla de terra. Per a antenes d'alta freqüència, en el rang VHF o UHF, el pla de terra pot ser més petit, i es fan servir discos, pantalles i cables metàl·lics com a plans de terra. A VHF i UHF superiors, la pell metàl·lica d'un cotxe o avió pot servir com a pla de terra per a antenes de fuet que es projecten des d'ell. En antenes de microstrip i antenes monopolars impreses, una àrea de làmina de coure al costat oposat d'una placa de circuit imprès serveix com a pla de terra. El pla de terra no ha de ser una superfície contínua. En l'antena de fuet d'estil d'antena de pla de terra, el pla consta de diversos cables de 1/4 λ de llarg que irradien des de la base d'una antena de fuet de quart d'ona.
Les ones de ràdio d'un element d'antena que es reflecteixen en un pla de terra semblen provenir d'una imatge de mirall de l'antena situada a l'altre costat del pla de terra. En una antena monopolar, el patró de radiació del monopolar més l'antena d'imatge virtual fan que sembli una antena dipol de dos elements alimentada al centre. Així, un monopolar muntat sobre un pla de terra ideal té un patró de radiació idèntic a una antena dipol. La línia d'alimentació del transmissor o receptor està connectada entre l'extrem inferior de l'element monopolar i el pla de terra. El pla de terra ha de tenir bona conductivitat; qualsevol resistència al pla de terra està en sèrie amb l'antena i serveix per dissipar l'energia del transmissor.
Les antenes solen necessitar plans de terra, ja que serveixen com a factor estabilitzador del senyal, garantint que les antenes tinguin una línia de base consistent des de la qual transmetre i rebre informació. També ajuda a crear un patró de radiació específic reflectint les ones de ràdio, garantint que l'antena irradiï de manera eficient. També hi ha alguns casos en què els plans de terra poden millorar el rendiment general de l'antena garantint una millor propagació del senyal.
Plaques de circuits impresos miniatura|Les grans àrees de color verd clar d'aquesta placa de circuit imprès són el pla de terra Un pla de terra en una placa de circuit imprès (PCB) és una àrea gran o capa de làmina de coure connectada al punt de terra del circuit, normalment un terminal de la font d'alimentació. Serveix com a camí de retorn per al corrent de molts components diferents.
Un pla de terra sovint es fa tan gran com sigui possible, cobrint la major part de l'àrea de la PCB que no està ocupada per pistes de circuit. En les PCB multicapa, sovint és una capa separada que cobreix tota la placa. Això serveix per facilitar el disseny del circuit, permetent al dissenyador connectar a terra qualsevol component sense haver de executar pistes addicionals; els cables dels components que necessiten connexió a terra es dirigeixen directament a través d'un forat a la placa fins al pla de terra en una altra capa. La gran àrea de coure també condueix els grans corrents de retorn de molts components sense caigudes de tensió significatives, garantint que la connexió a terra de tots els components estigui al mateix potencial de referència.
En les plaques de circuit imprès digitals i de radiofreqüència, la raó principal per utilitzar plans de terra grans és reduir el soroll elèctric i les interferències a través dels bucles de terra i evitar la diafonia entre pistes de circuit adjacents. Quan els circuits digitals canvien d'estat, grans polsos de corrent flueixen des dels dispositius actius (transistors o circuits integrats) a través del circuit de terra. Si la font d'alimentació i les pistes de terra tenen una impedància significativa, la caiguda de tensió a través d'elles pot crear polsos de tensió de soroll que pertorbin altres parts del circuit (rebot de terra). La gran àrea conductora del pla de terra té una impedància molt més baixa que una pista de circuit, de manera que els polsos de corrent causen menys pertorbacions.
A més, un pla de terra sota les traces del circuit imprès pot reduir la diafonia entre traces adjacents. Quan dues traces corren en paral·lel, un senyal elèctric en una es pot acoblar a l'altra mitjançant la inducció electromagnètica per línies de camp magnètic d'una que uneix l'altra; això s'anomena diafonia. Quan hi ha una capa del pla de terra a sota, forma una línia de transmissió amb la traça. Els corrents de retorn de direcció oposada flueixen a través del pla de terra directament sota la traça. Això confina la majoria dels camps electromagnètics a la zona propera a la traça i, en conseqüència, redueix la diafonia.
Un pla d'alimentació sovint s'utilitza a més d'un pla de terra en una placa de circuit multicapa, per distribuir l'energia de CC als dispositius actius. Les dues àrees de coure oposades creen un gran condensador de desacoblament de plaques paral·leles que evita que el soroll s'acobli d'un circuit a un altre a través de la font d'alimentació.
Els plans de terra de vegades es divideixen i després es connecten mitjançant una pista fina. Això permet la separació de les seccions analògiques i digitals d'una placa o de les entrades i sortides dels amplificadors. La pista fina té una impedància prou baixa per mantenir els dos costats molt a prop del mateix potencial, alhora que evita que els corrents de terra d'un costat s'acoblin a l'altre costat, provocant un bucle de terra.
Referències
Categoria:Enginyeria elèctrica