電界強度計。スキーム、説明

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電界強度計。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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アマチュア無線局の機器とアンテナを設置する場合、多くの場合、無線周波数範囲の電磁放射のレベルを測定する必要があります。このような測定のための専門的な機器をアマチュア無線家が利用できることはほとんどありませんが、実践に耐えられる精度であれば、簡単な自作の機器を使用して無線局によって生成される電界強度を推定することが可能です。

最近、電磁波の人体への影響を制限するための対策に大きな注目が集まっています。これらの問題は、連邦衛生規則、規範、衛生基準によって規制されています [たとえば、1 を参照]。私たちの国では、住宅の場合、電界強度の最大許容レベルは10 V / m（3 ... 30 MHzの周波数帯域の場合）および3 V / m（30 ... 300 MHz）です。ヨーロッパの多くの国では、電界強度レベルについて同様の基準があります。ちなみに、これらを超えていない場合、国の通信行政は、他の電子機器（オーディオ機器など）への干渉を理由に送信無線局に対する請求を受け付けません。特に、周波数帯域 30...300 MHz では、このレベルも 3 V/m に設定されます [2]。言い換えれば、無線送信装置によって生成される電界強度が人間にとって安全であると考えられる場合、このレベルは家庭用電子機器でも「許容」される必要があります。前述のことは、アマチュア無線局の所有者は物議を醸す状況に備え、自分の無線局が住宅敷地内に作り出す電界強度のレベルを少なくとも大まかに評価できなければならないことを意味します。

VHF 帯域では、これらのレベルは従来の半波長ダイポールを使用して測定できます。ご存知のとおり、アンテナに誘導される電圧 U は、アンテナの実効高さに電磁波の電界強度を乗じた値に等しくなります。半波長ダイポールの場合、有効高さは λ/π です。ここで、λ は波長です [3]。電界強度が 2 V/m の 1 メートルのアマチュア VHF 帯域では、電圧 U は、無負荷のダイポールでは 0,66 V、ダイポールの入力抵抗 (0,33 Ω) に等しい抵抗を備えた抵抗器が負荷されている場合は 73 V になります。オーム）。このような電圧は、ダイオード検出器を備えた従来の高周波電圧計ですでに記録できます。

メーターはシンプルで電源が含まれていないことが判明しました。負荷がかかった双極子に接続された高周波電圧計が 1 V (実効値) の電圧を記録した場合、メーターの針のフルスケール偏差はちょうど 3 V/m の電界強度に対応します。デバイスのインジケーターの「スケーリング」は、この時点でフィールドの最大許容値を超えていることを示します。

2メートルの範囲の電界強度計のスキームを図に示します。ダイポールの半分は、直径 2 ～ 3 mm の銅線でできています。図の寸法は cm 単位で示されており、高周波電圧計の要素は絶縁材の小さなプレート上に配置されており、そこにダイポールの半分も取り付けられています。シリコンダイオードは低いRF電圧の測定には適していないため、高周波電圧計にはゲルマニウムダイオードが使用されています。図に示されている GD508A ダイオードに加えて、GD507A および D311 もここで使用できます。他のタイプのゲルマニウムダイオード (一般的なもの) では、30 MHz を超える周波数での検出効率が著しく低下します。抵抗器 R1 および R2 の値は、合計偏向電流が 100 μA、ループ抵抗が 2,85 kOhm (M4247) の測定ヘッドに対して与えられます。

電界強度計

アマチュア無線家が高周波電圧計を校正する機会がある場合 (抵抗器 R1 と R2 を選択して測定の上限を設定し、印加 RF 電圧に対する電圧計の読み取り値の依存性も除去します)、この手順の完了時に、電界強度計は生産終了となります。校正は、VK7-9 電圧計または同様のデバイスを使用して実行できます。抵抗を選択するときは、アンテナの対称性を高めるために R1 = R2 の条件を観察すると役立ちます。

デバイスの設計上の特徴のうち、注目すべき点は 0,5 つだけです。オペレータの身体、特に手の測定への影響を軽減するには、インジケータ付きの小さな「マスト」（XNUMX m 以上）をアンテナに取り付け、構造全体を腕の長さで保持する必要があります。

アマチュア無線家に電界強度計の RF 電圧計を校正する機会がない場合は、以下の方法を使用できます。抵抗器 R1 と R2 の合計抵抗は、DC 電圧計 (これらの抵抗器と微小電流計) の電圧測定限界が 1 V になるように選択されます。それらの抵抗値 (キロオーム単位) は、次の比率から計算できます。

R1 = R2 = (1/iR)/2、

ここで、i は RA1 デバイスの合計偏向電流 (mA) です。 R は内部抵抗、kOhm です。この場合、RF 電圧計の測定限界も 1 V (実効値) に近く、電圧計に使用されているダイオード (上記のものの中から) に関係なく、誤差は 20% 以内となります。このような RF 電圧計のスケールは、指数次数 n ~ 1,25 のべき乗則になります。詳細については、[4] を参照してください。合計偏向電流が100μAの微小電流計の場合、機器の読み取り値NとRF電圧Uの真の値（実効値）の対応を表に示します。合計偏向電流の他の値を持つマイクロアンペアの場合、指数 n は変化します (ただし、あまり変化しません。[4] を参照)

電界強度計

このような RF 電圧計で RF 電圧 (したがって、送信機によって生成される電界強度) を測定する際の誤差は、使用するダイオードのインスタンスに関係なく、30% を超えることはありません。精度は高くありませんが、電磁環境の大まかな推定には十分です。

住宅敷地内の電磁場の構造は、金属構造物や電気配線からの電波の反射により、非常に不均一になる可能性があります。このため、インジケーターを測定点の近くに移動して、測定値を最大値に達するとともに、偏光を変化させる必要があります。

ダイポールの長さが長いため、より低い周波数に対して同様の共鳴場メーターを作成することは不可能ですが、KB 範囲の推定の場合は、ヘルツダイポールとして使用して上記のものを使用することもできます (ヘルツダイポールと比較して非常に短い)波長）。無負荷のヘルツ双極子の有効高さは -l/2 です。ここで、I は双極子の全長 (この場合、約 1 m) です。したがって、たとえば、電界強度が20 V/mの距離が10メートルの場合、誘導電圧は約5 Vになります。ただし、ヘルツダイポールの入力抵抗は容量性の性質を持ち、絶対値が大きくなります。。抵抗 R3 はこの抵抗で分圧器を形成し、検出器の両端の電圧を大幅に低減します。 [3] のデータまたは MMANA プログラムを使用して計算できますが、使用する各範囲で実験的にメーターを校正する方がまだ良いでしょう。この場合、抵抗器 R3 の抵抗値ははるかに大きくなる可能性があります。

文学

cqham.ru/ftp2/55output.txt。
エドウィン・デヴィッド。海外（Eurotek）からのアイデア。 - 無線通信。 1996 年 55 月、p. XNUMX.
Mainke X.、Gundlach F. 無線工学の参考書。 - M-L : Gosenergoizdat、1961、vol. 1.
Stepanov B. 小さな RF 電圧の測定。 - ラジオ、1980 年、第 7 号、p. 55.56: No. 12、p. 28 (印刷物に戻る)。

著者: Boris Stepanov (RU3AX)、モスクワ

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