场强计。方案、说明

场强计。无线电电子电气工程百科全书

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在建立业余无线电台的设备和天线时，通常需要测量无线电频率范围内的电磁辐射水平。无线电业余爱好者很少能获得用于此类测量的专业设备，但只要具有实践可接受的精度，就可以使用简单的自制设备来估计无线电台产生的电场强度。

最近，限制电磁辐射对人体影响的措施引起了相当大的关注。这些问题受联邦卫生规则、规范和卫生标准的监管[例如，参见 1]。在我国，对于住宅楼宇，电场强度的最大允许水平为 10 V/m（对于 3 ... 30 MHz 频段）和 3 V/m（30 ... 300 MHz）。在许多欧洲国家，对于电场强度水平也有类似的标准。顺便说一句，如果没有超过它们，则该国的通信管理部门不接受针对发射无线电台干扰其他电子设备（例如音频设备）的索赔。特别是，对于 30...300 MHz 频段，该电平也设置为 3 V/m [2]。换句话说，如果无线电发射设备产生的电场强度被认为对人类是安全的，那么家用电子设备也必须“容忍”这个水平。上述内容意味着业余无线电台的所有者必须为有争议的情况做好准备，并且能够至少粗略地评估其无线电台在住宅楼宇中产生的电场强度水平。

在 VHF 频段，可以使用传统的半波偶极子测量这些电平。如您所知，天线中感应的电压U等于其有效高度乘以电磁波的电场强度。对于半波偶极子，有效高度为 λ/π，其中 λ 是波长 [3]。在场强为 2 V/m 的 1 米业余 VHF 频段，空载偶极子的电压 U 为 0,66 V，加载电阻等于偶极子输入电阻的电阻时电压 U 为 0,33 V（73欧姆）。这种电压已经可以用带有二极管检测器的传统高频电压表来记录。

事实证明，该仪表很简单，并且不包含电源。如果连接到负载偶极子的高频电压表记录的电压为 1 V（有效值），则表针的满量程偏差将恰好对应于 3 V/m 的电场强度。设备的指示器的“缩放”将表明此时超出了该字段的最大允许值

2米量程电场强度计方案如图所示。偶极子的两半由直径为 2...3 毫米的铜线制成。图中的尺寸以厘米为单位。高频电压表的元件放置在一小块绝缘材料板上，偶极子的两半也固定在该板上。高频电压表使用锗二极管，因为硅二极管不适合测量低射频电压。除了图中所示的GD508A二极管外，这里还可以使用GD507A和D311。对于其他类型（常见的）锗二极管，在30 MHz以上频率下的检测效率明显降低。电阻器 R1 和 R2 的值是针对总偏转电流为 100 μA、回路电阻为 2,85 kOhm (M4247) 的测量头给出的。

场强计

如果无线电业余爱好者有机会校准高频电压表（通过选择电阻器 R1 和 R2 设置测量上限，并消除电压表读数对所施加射频电压的依赖性），那么在完成此过程后，场强计的制作结束。可以使用 VK7-9 电压表或类似设备进行校准。选择电阻器时，观察 R1 = R2 的条件对于获得更好的天线对称性非常有用。

在该设备的设计特征中，仅应注意一项。为了减少对操作员身体尤其是双手测量的影响，必须在天线上安装一个带有指示器的小“桅杆”（不短于0,5 m），并且整个结构应保持在手臂的距离。

如果无线电爱好者没有机会校准场强计的射频电压表，那么可以使用下面的方法。选择电阻器 R1 和 R2 的总电阻，以便直流电压表（这些电阻器和微安表）的电压测量限值为 1 V。它们的电阻（以 kOhm 为单位）可以根据比率计算

R1 = R2 = (1/iR)/2,

式中，i为RA1器件的总偏转电流，mA； R 是其内阻，kOhm。在这种情况下，无论电压表中使用什么二极管（来自上述二极管），射频电压表也将具有接近 1 V（有效值）的测量极限，误差不超过 20%，并且这种射频电压表的标度将是指数次数为 n ~ 1,25 的幂律。您可以在 [4] 中阅读更多相关内容。对于总偏转电流为100μA的微安表，仪器读数N与射频电压U真实值（有效值）的对应关系如表所示。对于总偏转电流为其他值的微安表，指数n变化（但变化不大，见[4]）

场强计

无论使用何种二极管实例，使用此类 RF 电压表测量 RF 电压（以及发射器生成的电场强度）的误差都不会超过 30%。精度不高，但对于电磁环境的粗略估计已经足够了。

由于金属结构和电线反射无线电波，住宅楼宇中的电磁场结构可能非常不均匀。因此，指示器必须移动到测量点附近，以获得最大读数，并改变其偏振。

由于偶极子的长度较大，不可能在较低频率下制作类似的谐振场计，但对于 KB 范围内的估计，上述的也可以将其用作赫兹偶极子（与赫兹偶极子相比非常短）波长）。空载赫兹偶极子的有效高度为 -l/2，其中 I 是偶极子的总长度（在我们的例子中，约为 1 m）。因此，例如在电场强度为20V/m的10米范围内，感应电压约为5V。但赫兹偶极子的输入电阻具有容性特性，绝对值较大。电阻器 R3 与该电阻形成分压器，从而显着降低检测器两端的电压。它可以使用 [3] 中的数据或使用 MMANA 程序进行计算，但最好在每个使用的范围上通过实验校准仪表。这种情况下电阻R3的阻值可以大很多。

文学

cqham.ru/ftp2/55output.txt。
埃德温·大卫. 来自国外的想法（Eurotek）。 - 无线电通讯。 1996 年 55 月，第 XNUMX 页。 XNUMX.
Mainke X.，Gundlach F. 无线电工程参考书。 - M-L .：Gosenergoizdat，1961 年，卷。 1.
Stepanov B. 小射频电压的测量。 - 广播，1980 年，第 7 期，第 55.56 页12：第 28 号，第 XNUMX 页。 XNUMX（返回印刷版）。

作者：Boris Stepanov (RU3AX)，莫斯科

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