자기 안테나로 라디오 수신기의 감도 측정. 계획, 설명

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자기 안테나로 라디오 수신기의 감도를 측정합니다. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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자기 안테나는 LW, MW 및 덜 자주 KB 대역에서 신호를 수신하기 위해 무선 수신기에 널리 사용됩니다. 알려진 기술을 사용하여 라디오 안테나 위치에서 감도를 측정하려면 알려진 강도의 전자기장을 만듭니다. 이 기사에서는 이 기술을 분석하고 개선을 위한 권장 사항을 제공합니다.

라디오 수신기의 감도는 출력에서 특정 신호 대 잡음비가 생성되는 입력 신호의 값입니다. 전압 감도를 측정할 때 라디오 수신기의 입력은 외부 안테나의 매개변수를 시뮬레이션하는 전기 회로인 안테나와 동일한 것을 통해 신호 발생기에 연결됩니다. 자기 안테나가 있는 무선 수신기의 경우 필드 감도 측정이 수행되지만 기술 문헌에서는 이 문제에 거의 주의를 기울이지 않습니다. 일반적으로 모든 것이 잘 알려진 방법[1-3]에 대한 참조로 귀결되며, 그 본질은 측정 생성기에 연결된 전류 전달 루프를 사용하여 주어진 자기장 강도를 생성하는 것입니다. 프레임 변환 계수를 고려하여 생성기 신호를 변경하면 무선 수신기의 출력 신호에 필요한 매개변수가 있는 필드 강도가 발견됩니다.

출처 [1-3]에 대한 지인은 동일한 기술을 의미하는 것으로 나타났습니다. 즉, 한 변이 380mm이고 직경이 3...5mm인 구리 튜브로 만들어진 사각형 모양의 프레임이 한 바퀴 회전하는 것을 의미합니다. 사용. 80옴 저항을 통해 신호 발생기의 출력에 직접 연결됩니다. 무선 수신기의 자기 안테나의 중앙은 안테나의 축이 프레임의 평면에 수직이 되도록 프레임의 중심에서 1m의 거리에 배치됩니다. 이 경우 자기 안테나 위치의 전계 강도(mV/m)는 신호 발생기의 출력 전압(mV)과 수치적으로 동일합니다.

최신 RF 신호 발생기를 사용하여 이 기술을 적용하면 우울한 결과가 나타났습니다. 라디오 수신기의 측정된 감도는 예상보다 약 6배 더 나쁜 것으로 나타났습니다. 이 상황에 대한 더 자세한 연구는 이 기술이 GSS-10 발생기를 사용하는 경우에 개발된 것으로 나타났습니다. 여기서 외부 감쇠기가 꺼지면 출력 신호가 감쇠기 판독값보다 1배 더 큽니다. 외부 감쇠기의 전송 계수는 0,1, 1 및 0,1)입니다. 결과적으로, 프레임의 전압은 6배 더 높고, 측정 프레임의 변환 계수가 80이라는 사실 때문에 발생기 신호의 전자기장으로의 총 변환 계수는 50과 같습니다. 또한 이 모드에서 GSS-XNUMX 발생기의 출력 임피던스는 XNUMX옴으로 추가 저항의 저항을 설명합니다. 그러나 최신 RF 신호 발생기의 출력 임피던스는 일반적으로 XNUMX옴입니다. 이 모든 것이 자기 안테나로 수신기의 감도를 테스트하는 잘 알려진 방법을 조정하게 했습니다.

자기 안테나로 라디오 수신기의 감도 측정

마그네틱 프레임 자체부터 시작하겠습니다. 소위 표준 프레임은 측면이 380mm인 정사각형 코일 0,15개로 구성되며 1,6 ... XNUMXMHz의 주파수 범위에서 사용됩니다. 분명히 그 치수는 복사의 파장보다 훨씬 작고 프레임에서 자기 안테나까지의 거리는 치수보다 크므로 작동 주파수 범위에서 기본 자기 방사기입니다.

기본 자기 방출기[4]의 필드 분석은 거리 r<λ에서 자기장이 방출기로부터 모든 방향으로 존재함을 보여줍니다. 두 가지 방향이 중요합니다(그림 참조). 첫 번째는 프레임의 평면에 수직이고 자기 안테나의 축은 프레임의 중심을 향해야 합니다. 이론적으로 원거리 영역의 이 방향은 방사 패턴의 최소값에 해당합니다. 두 번째는 프레임의 평면에 있고 자기 안테나의 축은 프레임에 수직입니다. 원거리 영역에서 이 방향은 이미터의 최대 방사 패턴에 해당합니다.

이러한 방향의 자기장 강도에 대한 표현[4]을 사용하고 진동기의 자기 모멘트에서 전류가 있는 프레임까지 전달[5], 우리는 다음을 얻습니다.

여기서 H1 H2는 각각 지점 1과 2에서 자기장의 자기 성분 강도입니다(그림 참조). S - 프레임 면적, m2; 나는 - 프레임의 전류, A; d는 프레임의 중심과 자기 안테나 사이의 거리, m입니다. A, - 신호 파장, m.

식 (1), (2)를 사용하면 두 방향으로 프레임에서 임의의 거리에서 자기장 강도를 계산할 수 있습니다. 작은 거리 {λ/2π)에서 그것들은 직류가 있는 루프의 자기장에 대한 표현과 일치함을 알 수 있습니다. 그러나 전자기장의 강도는 일반적으로 전기 구성 요소의 강도로 측정됩니다. 형성된 전자기장에서 전기 및 자기 구성 요소의 강도 사이에는 엄격한 관계가 있습니다. 알려진 자기 성분에 해당하는 필드의 전기 성분의 강도를 찾으려면 식 (12)에 매질의 파동 저항을 곱해야 합니다. 이는 공기의 경우 120π와 같습니다. 작은 거리 2πr<<λ에서 다음 표현식이 변환된다는 사실을 고려하면:

여기서 E1,E2는 각각 지점 1과 2에서의 전자기장의 강도입니다(그림 참조).

얻어진 식은 전류가 있는 루프 근처의 전자기장의 강도가 면적에 따라 달라지며, 전류의 값은 거리의 세제곱에 반비례하고 파장에 의존하지 않는다는 것을 보여줍니다. 이 경우 첫 번째 방향의 전계 강도는 두 번째 방향보다 XNUMX배 더 큽니다. 이것은 특히 금속 탐지기에서 대부분의 경우 검사 대상 표면과 평행한 코일의 위치가 사용된다는 사실을 설명합니다.

식 (3), (4)를 사용하여 알려진 전류와 거리로 수용 가능한 크기의 프레임에 대한 전계 강도를 계산할 수 있습니다. 그러나 전계 강도를 루프가 연결된 신호 발생기의 출력 신호와 연관시키는 것이 더 편리합니다. 전류를 설정하기 위해 추가 저항이 직렬로 연결됩니다. 일반적으로 루프의 유도 리액턴스는 무시할 수 있으며 무시할 수 있습니다. 이 경우 유도 저항을 고려하지 않은 루프의 전류는 다음과 같습니다.

여기서 U는 발생기의 출력 전압(감쇠기 판독값에 따름), V입니다. Rr - 발전기 출력 저항, 옴; Rd는 추가 저항의 저항인 Ohm입니다.

결과적으로 표현이

여기서 K1 K2는 각각 지점 1과 2에서 수신 안테나의 위치에서 발생기 신호 전압을 전자기장 강도로 변환하는 계수입니다(그림 참조).

식 (5), (6)을 사용하면 발생기의 출력 신호를 전자기장 강도 값으로 변환하는 계수를 계산하거나 프레임 영역 또는 프레임까지의 거리를 결정할 수 있습니다. 주어진 변환 계수 값. 그들에 따르면 잘 알려진 기술에서 측면이 380mm인 정사각형 프레임, 출력 저항이 80옴인 발전기 및 저항이 동일한 추가 저항에 대한 변환 계수는 a에서 0,108의 값을 제공합니다. 분명히, 이 기술에서 프레임은 변환 계수 1에 대해 계산되었습니다. 작은 오류는 대부분 프레임 크기를 반올림하여 발생하며 감도를 측정하는 데 중요하지 않습니다.

50옴의 추가 저항이 있는 프레임이 있는 80옴의 출력 임피던스를 가진 최신 신호 발생기의 경우 변환 계수 K1 = 0,133, 추가 저항이 51옴 K1 = 0,172이므로 실제 사용에 불편합니다.

변환 계수 K = 1인 프레임의 치수(면적)는 식 (5)에서 결정할 수 있습니다. r \u1d 50m, Rr \u51d 0,84 Ohm, Rd \u2d 0,917 Ohm의 경우 면적은 1,035m4이어야 합니다. 이것은 측면이 약 4,5m인 정사각형 프레임 또는 직경이 1m인 원형 프레임에 해당하지만 사용된 와이어 직경에 따라 인덕턴스가 XNUMX ... XNUMXmH가 되어 눈에 띄게 됩니다. XNUMXMHz 이상의 주파수에서 신호 주파수에 대한 프레임의 전류 의존성. 또한 이러한 치수는 안테나까지의 거리에 비례하므로 기본 자기 방사체에 대해 얻은 공식을 적용할 수 없게 됩니다.

변환 계수 K1 = 0,1을 사용하는 것이 더 편리합니다. 그러면 면적이 0,085m2인 비교적 작은 프레임을 사용할 수 있습니다. 이는 측면이 291mm인 정사각형 프레임 또는 직경이 328인 원형 프레임에 해당합니다. 3mm 도체 직경이 1mm인 경우 인덕턴스는 약 51mH입니다. 이러한 루프의 경우 15옴의 추가 저항이 있는 경우 1,5mV와 동일한 생성기의 출력 신호는 1m 거리에서 XNUMXmV/m의 전계 강도에 해당합니다.

루프 인덕턴스의 영향을 고려하면 자기장 강도가 약 8% 감소하는 최대 9MHz의 주파수까지 자기 안테나가 있는 무선 수신기의 감도를 측정하는 데 사용할 수 있음을 알 수 있습니다.

더 높은 주파수에서는 직경이 84,17mm인 정사각형 또는 직경이 2mm인 원에 해당하는 92cm104 면적의 프레임을 사용할 수 있으며, 이는 직경의 구리관 또는 와이어로 만들어집니다. 이러한 프레임과 추가 3 Ohm 저항의 경우 변환 계수는 K = 51이므로 0,01m 거리에서 1,5mV/m 필드를 생성하려면 1mV의 발전기 출력이 필요합니다. 감도 측정은 최대 150MHz의 주파수까지 수행할 수 있으며, 이 경우 전계 강도가 약 30% 감소합니다. 동일한 프레임은 8mm 거리에서 변환 계수 K = 0,1을 제공하지만 이 경우 프레임과 안테나 사이의 거리를 설정하는 데 높은 정확도가 필요합니다.

이 거리 설정의 정확도는 측정 오류에 영향을 줍니다. 따라서 1m 거리에서 ±3,33cm의 오차는 ±10%의 측정 오차로 이어집니다. 465mm의 거리에서 ± 1,55cm의 설치 정확도로 동일한 측정 오류가 발생합니다.

원형 및 사각형 프레임은 동일하며 삼각형과 같은 다른 모양의 프레임을 사용할 수도 있습니다. 해당 영역이 필요한 영역과 정확히 같은 것이 중요합니다. 따라서 건설적인 관점에서 볼 때 정사각형 프레임을 사용하는 것이 더 편리합니다. 이 경우 주어진 면적을 얻는 것이 더 쉽기 때문입니다.

위의 모든 예는 자기 안테나의 축이 중심을 통해 그려진 프레임 평면에 수직인 위치에 있는 경우에 유효합니다(위치 1, 그림 참조). 그러나 다른 방향을 사용하여 감도(위치 2)를 측정할 수 있습니다. 식 (6)에 따르면 이 위치에서 변환 계수는 정확히 XNUMX배만큼 감소합니다. 따라서 필요한 전계 강도, ceteris paribus를 생성하려면 발생기 신호를 두 배로 늘리거나 프레임 중심까지의 거리를 줄여야 합니다. 타임스. 그러나 0,5m 미만의 거리는 권장하지 않습니다. XNUMX차 의존성은 안테나까지의 거리 설정의 부정확성으로 인한 측정 오차를 크게 증가시키기 때문입니다. 또한 프레임까지의 거리가 치수에 비례하게 되면 이미 터를 더 이상 점으로 간주할 수 없기 때문에 위의 표현은 전자기장 강도의 과대 평가된 값을 제공합니다.

그러나 두 번째 위치는 프레임을 예를 들어 데스크탑 위에 놓을 수 있기 때문에 작업장의 소형화 관점에서 편리할 수 있습니다. 그러나 모든 경우에 측정 영역에 필드를 눈에 띄게 왜곡할 수 있는 큰 금속 물체가 없는 것이 중요합니다.

문학

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저자: D. Alkhimov, Smolensk; 발행: radioradar.net

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