При налаживании аппаратуры и антенн любительской радиостанции нередко возникает необходимость измерить уровень электромагнитного излучения радиочастотного диапазона. Профессиональная аппаратура для подобных измерений редко доступна радиолюбителям, но с приемлемой для практики точностью оценить напряженность электрического поля, создаваемого радиостанцией, удается с помощью несложных самодельных приборов.

В последнее время заметное внимание уделяется мерам ограничения воздействия электромагнитного излучения на человека. Эти вопросы регулируются федеральными санитарными правилами, нормами и гигиеническими нормативами [см., например, 1]. В нашей стране для жилых помещений установлены предельно допустимые уровни напряженности электрического поля 10 В/м (для полосы частот3...30 МГц) и 3 В/м (30...300 МГц). В ряде европейских стран существуют аналогичные нормы на уровни напряженности электрического поля. Если они, кстати, не превышены, то претензии к передающей радиостанции на помехи другим электронным устройствам (например, аудиоаппаратуре) Администрации связи страны не принимают. В частности, для полосы частот 30...300 МГц этот уровень установлен тоже 3 В/м [2]. Иными словами, если напряженность электрического поля, создаваемая радиопередающим устройством, считается безопасной для человека, то этот уровень обязана "терпеть" и радиоэлектронная бытовая аппаратура. Сказанное подразумевает, что владелец любительской радиостанции должен быть готов к спорным ситуациям и иметь возможность хотя бы грубо оценивать уровни напряженности электрического поля, которые создает в жилых помещениях его радиостанция.

В УКВ диапазонах измерить эти уровни можно с помощью обычного полуволнового диполя. Как известно, напряжение U, наведенное в антенне, равно ее действующей высоте, умноженной на напряженность электрического поля электромагнитной волны. Для полуволнового диполя действующая высота равна λ/π где λ - длина волны [3]. В любительском УКВ диапазоне 2 метра при напряженности поля 1 В/м напряжение U будет 0,66 В для ненагруженного диполя и 0,33 В при нагрузке резистором с сопротивлением, равным входному сопротивлению диполя (73 Ом). Такие напряжения можно регистрировать уже обычным высокочастотным вольтметром с диодным детектором.

Измеритель получается несложным и не содержащим источника питания. Если высокочастотный вольтметр, подключенный к нагруженному диполю, регистрирует напряжение 1 В (эффективное значение), то отклонение стрелки измерительного прибора на всю шкалу будет как раз соответствовать напряженности электрического поля 3 В/м. "Зашкаливание" индикатора прибора будет свидетельствовать о том, что в данной точке предельно допустимое значение поля превышено

Схема измерителя напряженности электрического поля для диапазона 2 метра приведена на рисунке. Половинки диполя изготовлены из медной проволоки диаметром 2...3 мм. Размеры на рисунке даны в см. Элементы высокочастотного вольтметра размещают на небольшой пластинке из изоляционного материала, к которой крепят и половинки диполя. В высокочастотном вольтметре применен германиевый диод, поскольку кремниевые диоды не подходят для измерения малых ВЧ напряжений. Кроме указанного на схеме диода ГД508А, здесь можно применить ГД507А и Д311. У германиевых диодов других типов (из числа распространенных) эффективность детектирования на частотах выше 30 МГц заметно снижается. Номиналы резисторов R1 и R2 даны для измерительной головки с током полного отклонения 100 мкА и сопротивлением рамки 2,85 кОм (М4247).

Измеритель напряженности поля

Если у радиолюбителя имеется возможность прокалибровать высокочастотный вольтметр (установить верхний предел измерений подбором резисторов R1 и R2, а также снять зависимость показаний вольтметра от приложенного ВЧ напряжения), то по завершении этой процедуры изготовление измерителя напряженности поля заканчивается. Калибровку можно произвести, используя вольтом метр ВК7-9 или ему подобные приборы. При подборе резисторов полезно соблюдать условие R1 = R2 для лучшей симметрии антенны.

Из конструктивных особенностей прибора следует отметить лишь одну. Чтобы уменьшить влияние на измерения тела оператора, и особенно его рук, к антенне с индикатором надо прикрепить небольшую "мачту" (не короче 0,5 м) и держать всю конструкцию на вытянутой руке.

Если же у радиолюбителя нет возможности прокалибровать ВЧ вольтметр измерителя напряженности поля, то можно воспользоваться приведенной ниже методикой. Суммарное сопротивление резисторов R1 и R2 выбирают таким, чтобы вольтметр постоянного тока (эти резисторы и микроамперметр) имел предел измерения напряжения 1 В. Их сопротивление (в кОм) можно рассчитать из соотношения

R1 = R2 = (1/i-R)/2,

где i - ток полного отклонения прибора РА1, мА; R - его внутреннее сопротивление, кОм. При этом ВЧ вольтметр будет также иметь предел измерения, близкий к 1 В (эффективное значение), с погрешностью не более 20 % вне зависимости от используемых в вольтметре диодов (из числа названных выше), а шкала такого ВЧ вольтметра будет носить степенной характер с показателем степени n ~ 1,25. Подробнее об этом можно прочитать в [4]. Для микроамперметра с током полного отклонения 100 мкА соответствие показаний прибора N и истинных значений ВЧ напряжения U (эффективное значение) приведено в таблице. Для микроамперметров с другими значениями тока полного отклонения показатель степени п изменяется (но не сильно, см. [4])

Измеритель напряженности поля

Погрешность измерения ВЧ напряжения таким ВЧ вольтметром (и, следовательно, напряженности электрического поля, создаваемого передатчиком) не будет превышать 30 % вне зависимости от используемого экземпляра диода. Точность невысокая, но для грубых оценок электромагнитной обстановки вполне достаточная.

Структура электромагнитного поля в жилых помещениях может быть весьма неоднородной из-за отражений радиоволн от металлических конструкций и электропроводки. По этой причине индикатор надо перемещать вблизи точки измерений, добиваясь максимума его показаний, а также варьировать его поляризацию.

На более низкие частоты изготовить подобный резонансный измеритель поля нельзя из-за большой длины диполя, но для оценок в KB диапазонах можно применить и описанный выше, используя его как диполь Герца (очень короткий по сравнению с длиной волны). Действующая высота ненагруженного диполя Герца -l/2, где I - полная длина диполя (в нашем случае - около 1 м). Поэтому, например, в диапазоне 20 метров при напряженности электрического поля 10 В/м наведенное напряжение будет около 5 В. Однако входное сопротивление диполя Герца имеет емкостный характер и велико по абсолютной величине. Резистор R3 образует с этим сопротивлением делитель, значительно уменьшающий напряжение на детекторе. Оно поддается расчету, пользуясь данными из [3] или с помощью программы MMANA, но все же лучше откалибровать измеритель экспериментально на каждом из используемых диапазонов. Сопротивление резистора R3 в этом случае может быть значительно больше.

Литература

  • http://www.cqham.ru/ftp2/55output.txt.
  • Edwin David. Ideas from abroad (Eurotek). - Radio Communication. 1996, November, p. 55.
  • Майнке X., Гундлах Ф. Радиотехнический справочник. - М-Л.: Госэнергоиздат, 1961,т. 1.
  • Степанов Б. Измерение малых ВЧ напряжений. - Радио, 1980, № 7, с. 55.56: № 12, с. 28 (Возвращаясь к напечатанному).
  • Автор: Борис Степанов (RU3AX), г.Москва

    Добавить комментарий

    Защитный код
    Обновить

    Навигация

    Инструкции по эксплуатации

    Модуль RP023 питания 5/3,3 В для беспаечных макетных плат.
    Модуль питания для беспаечных плат
    Плата представляет собой модуль питания, имеющий в своем составе два стабилизатора напряжений 5 и 3,3 В. Модуль имеет форму и размеры, позволяющие его устанавливать на стандартные макетные платы, используемые на начальном этапе разработки электронных устройств. При этом значительно экономится драгоценное место на макете, которого, как известно, много не бывает. Напряжение каждой шины питания выбирается с помощью установленного на ней переключателя, что позволяет независимо устанавливать требуемое напряжение на каждой из линий питания. Входное напряжение в диапазоне от 5 до 12 В может подаваться на любой из имеющихся разъемов: стандартный круглый разъем типа DJK-02A или miniUSB. Для контроля выходных напряжений на плате имеется индикатор. Технические характеристики: Входное напряжение постоянное, В - 5…12 Нагрузочная способность каждого выхода, А - 1 Габаритные размеры без
    Цена 300.00 руб.
    Copyright © 2017 Электрические принципиальные схемы.