|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Вимірювання чутливості радіоприймачів з магнітною антеною. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоприйом Магнітні антени широко застосовуються в радіоприймальних пристроях прийому сигналів в ДВ, СВ і рідше KB діапазонах. Для вимірювання чутливості у точці розташування антени радіоприймача за допомогою відомої методики створюють електромагнітне поле відомої напруженості. У статті проведено аналіз цієї методики та наведено рекомендації щодо її удосконалення. Чутливість радіоприймача - така величина вхідного сигналу, коли він з його виході створюється певне ставлення сигнал/шум. При вимірі чутливості по напрузі вхід радіоприймача підключають до генератора сигналів через еквівалент антени - електричний ланцюг, що імітує параметри зовнішньої антени. Для радіоприймачів з магнітною антеною проводять вимірювання чутливості по полю, але в технічній літературі цьому питанню приділяється дуже мало уваги. Зазвичай все зводиться до посилання нібито добре відомі методики [1-3], суть яких полягає у створенні заданої напруженості магнітного поля за допомогою рамки зі струмом, підключеної до вимірювального генератора. Змінюючи сигнал генератора з урахуванням коефіцієнта перетворення рамки, знаходять напруженість поля, коли вихідний сигнал радіоприймача має необхідні параметри. Ознайомлення з джерелами [1-3] показало, що мається на увазі та сама методика, в якій застосована одновиткова рамка квадратної форми зі стороною 380 мм, виконана з мідної трубки діаметром 3...5 мм. Її через резистор опором 80 Ом підключають безпосередньо до виходу сигналу генератора. Середину магнітної антени радіоприймача мають на відстані 1 м від центру рамки так, щоб вісь антени була перпендикулярна площині рамки. У цьому напруженість поля (мВ/м) у точці розташування магнітної антени чисельно дорівнює вихідному напрузі генератора сигналів (мВ). Застосування цієї методики при використанні сучасних генераторів ВЧ сигналів призвело до гнітючих результатів - виміряна чутливість радіоприймачів виявилася гіршою за очікувану приблизно в десять разів. Більш детальне вивчення цієї ситуації показало, що дана методика була розроблена для випадку використання генератора ГСС-6, в якому при відключенні виносного атенюатора вихідний сигнал у десять разів більше показань його атенюатора (виносний атенюатор має коефіцієнти передачі 10, 1 та 0,1). Отже, напруга на рамці виявляється в десять разів більше, а сумарний коефіцієнт перетворення сигналу генератора електромагнітне поле дорівнює 1 за рахунок того, що коефіцієнт перетворення вимірювальної рамки дорівнює 0,1. Крім того, вихідний опір генератора ГСС-6 в цьому режимі дорівнює 80 Ом, що пояснює опір додаткового резистора. Але сучасні генератори ВЧ сигналів зазвичай мають вихідний опір 50 Ом. Усе це спонукало зайнятися коригуванням відомої методики перевірки чутливості приймачів з магнітною антеною.
Почнемо з самої магнітної рамки. Так звана стандартна рамка складається з одного витка квадратної форми зі стороною 380 мм і застосовується у діапазоні частот 0,15...1,6 МГц. Очевидно, що її розміри багато менше довжини хвилі Я., а відстань від рамки до магнітної антени більше її розмірів, тому в робочому діапазоні частот вона є елементарним магнітним випромінювачем. Аналіз поля елементарного магнітного випромінювача [4] показує, що на відстанях r<λ магнітне поле існує у всіх напрямках від випромінювача. Цікаві два напрями (показані на малюнку). Перше - перпендикулярне до площини рамки, у своїй вісь магнітної антени має бути спрямовано центр рамки. Теоретично цей напрямок у дальній зоні відповідає мінімуму діаграми спрямованості. Друге - у площині рамки, вісь магнітної антени у своїй перпендикулярна їй. У дальній зоні цей напрямок відповідає максимуму діаграми спрямованості випромінювача. Використовуючи вирази для напруженості магнітного поля за цими напрямками [4] і перейшовши від магнітного моменту вібратора до рамки зі струмом [5], отримаємо
де Н1 Н2 - напруженість магнітної складової поля в точках 1 і 2 (див. рисунок) відповідно; S – площа рамки, м2; I - Струм у рамці, А; г - відстань між центрами рамки та магнітної антени, м; А-довжина хвилі сигналу, м. Вирази (1), (2) дозволяють розрахувати напруженість магнітного поля на будь-якій відстані від рамки у двох напрямках. Можна показати, що при малих відстанях (λ/2π) вони збігаються з виразами для магнітного поля рамки з постійним струмом. Але напруженість електромагнітного поля прийнято вимірювати за напруженістю його електричної складової. У електромагнітному полі, що сформувалося, існує строга залежність між напруженістю електричної і магнітної складових. Щоб знайти напруженість електричної складової поля, що відповідає відомої магнітної складової, необхідно вирази (12) помножити на хвилевий опір середовища, для повітря 120π . З урахуванням того, що на малих відстанях 2πr<<λ ці вирази перетворюються:
де E1,E2 - напруженість електромагнітного поля в точках 1 та 2 (див. рисунок) відповідно. Отримані вирази показують, що напруженість електромагнітного поля поблизу рамки зі струмом залежить від її площі, значення струму, обернено пропорційна кубу відстані і не залежить від довжини хвилі. При цьому напруженість поля в першому напрямку вдвічі більша, ніж у другому. Цим, зокрема, пояснюється той факт, що в металошукачах у більшості випадків використовується положення котушки, паралельне досліджуваної поверхні. Використовуючи вирази (3), (4), можна розрахувати напруженість поля для рамки будь-яких прийнятних розмірів за відомого струму та відстані. Однак зручніше зв'язати напруженість поля з вихідним сигналом генератора сигналів, якого підключена рамка. Для завдання струму послідовно з нею включають додатковий резистор. Зазвичай індуктивний опір рамки дуже мало і його можна не враховувати. У цьому випадку струм у рамці без урахування його індуктивного опору дорівнює
де U - вихідна напруга (за показаннями його атенюатора) генератора; Rr - вихідний опір генератора Ом; Rд - опір додаткового резистора, Ом. У результаті отримано вирази
де К1 К2 - коефіцієнт перетворення напруги сигналу генератора напруженість електромагнітного поля при положенні приймальної антени в точках 1 і 2 (див. малюнок) відповідно. Вирази (5), (6) дозволяють розрахувати коефіцієнт перетворення вихідного сигналу генератора значення напруженості електромагнітного поля або визначити площу рамки або відстань до неї для заданого значення коефіцієнта перетворення. Відповідно до них у відомій методиці коефіцієнт перетворення для квадратної рамки зі стороною 380 мм, генератора з вихідним опором 80 Ом і додатковим резистором з таким же опором дає значення 0,108 на відстані 1 м. Очевидно, що в цій методиці рамка була розрахована на коефіцієнт перетворення 0,1. Невелика похибка, швидше за все, викликана округленням розмірів рамки у бік збільшення і вимірювання чутливості немає істотного значення. Для сучасних генераторів сигналів з вихідним опором 50 Ом з такою рамкою при опір додаткового резистора 80 Ом коефіцієнт перетворення K1 = 0,133, а з додатковим резистором 51 Ом К1 = 0,172, що незручно для практичного використання. Розміри рамки (її площа) при коефіцієнті перетворення К = 1 можна визначити з виразу (5). Для r = 1 м, Rr = 50 Ом, Rд = 51 Ом площа має становити 0,84 м2. Це відповідає квадратній рамці зі стороною близько 0,917 м або круглою діаметром 1,035 м. Але її індуктивність, залежно від застосованого діаметра дроту, буде 4...4,5 мГн, що призведе до помітної залежності струму в рамці від частоти сигналу на частотах понад 1 МГц. Крім того, такі розміри стають сумірними з відстанню до антени, через що формули, отримані для елементарного магнітного випромінювача, стають не застосовними. Найзручніше використовувати коефіцієнт перетворення К1 =0,1, що дозволить застосувати порівняно невелику рамку площею 0,085 м2 - це відповідає квадратній рамці зі стороною 291 мм або круглою діаметром 328 мм. При діаметрі провідника 3 мм її індуктивність – близько 1 мГн. Для таких рамок при додатковому резисторі 51 Ом вихідний сигнал генератора, що дорівнює 15 мВ, відповідатиме напруженості поля 1,5 мВ/м на відстані 1 м. Облік впливу індуктивності рамки показує, що з її допомогою можна проводити вимірювання чутливості радіоприймачів з магнітною антеною до частоти 8 МГц, де напруженість поля зменшиться приблизно на 9 %. На більш високих частотах можна застосувати рамку площею 84,17 см2 (що відповідає квадрату зі стороною 92 мм або колу діаметром 104 мм), виконану з мідної трубки або дроту діаметром 3 мм. 51 тому для створення поля напруженістю 0,01 мВ/м на відстані 1,5 м знадобиться вихідний сигнал генератора 1 мВ. Вимірювання чутливості можна проводити до частоти 150 МГц, на якій напруженість поля зменшиться приблизно на 30%. Ця ж рамка забезпечить коефіцієнт перетворення К =8 на відстані 0,1 мм, проте в такому випадку буде потрібна висока точність установки відстані між рамкою і антеною. Точність установки цієї відстані впливає похибка вимірювань. Так, на відстані 1 м похибка ±3,33 см призводить до похибки вимірювання ±10%. На відстані 465 мм така сама похибка вимірювання буде за точності установки ±1,55 см. Кругла і квадратна рамки еквівалентні, можна також застосовувати рамки іншої форми, наприклад трикутної, важливо, щоб їх площа точно точно дорівнювала необхідної. Тому з конструктивної точки зору зручніше застосувати саме квадратну рамку, тому що в цьому випадку простіше отримати задану площу. Усі наведені приклади справедливі для випадку, коли вісь магнітної антени розташована на перпендикулярі до площини рамки, проведеного через її центр (положення 1, див. малюнок). Але для вимірювання чутливості можна застосувати й інший напрямок (положення 2). Відповідно до виразу (6) у цьому положенні коефіцієнт перетворення зменшиться рівно вдвічі. Тому для створення необхідної напруженості поля за інших рівних умов необхідно вдвічі збільшувати сигнал генератора або зменшити відстань до центру рамки в Однак друге положення може бути зручним з точки зору компактності робочого місця, оскільки рамку можна розташувати, наприклад, над робочим столом. Але у всіх випадках важливо, щоб у зоні вимірювань не було великих металевих предметів, здатних помітно спотворити поле. література
Автор: Д. Алхімов, м. Смоленськ; Публікація: radioradar.net
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Винайдено тканину, яку не прокусять комарі ▪ Плутон випромінює рентгенівське випромінювання ▪ Фрактальні антени для розумного одягу ▪ Квантова телепортація за допомогою звичайного обладнання
▪ розділ сайту Медицина. Добірка статей ▪ стаття Кінематограф - єдина втіха у житті жінки. Крилатий вислів ▪ стаття Чому пілоти на зорі розвитку авіації масово носили шовкові шарфи? Детальна відповідь ▪ стаття Вершник-розливник нафтопродуктів. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Мінеральні добрива. Хімічний досвід
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
рази. Але відстань менше 0,5 м не рекомендується застосовувати, оскільки кубічна залежність сильно збільшує похибку вимірювання від неточності установки відстані до антени. До того ж, коли відстань до рамки стає порівнянною з її розмірами, наведені вирази дають підвищене значення напруженості електромагнітного поля, оскільки випромінювач не може розглядатися як точковий.
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page