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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 전계 강도 측정기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
아마추어 무선국의 장비와 안테나를 설치할 때 종종 무선 주파수 범위에서 전자파 수준을 측정해야 합니다. 이러한 측정을 위한 전문 장비는 라디오 아마추어가 거의 사용할 수 없지만 실습에 허용되는 정확도로 간단한 집에서 만든 장치를 사용하여 라디오 방송국에서 생성된 전계 강도를 추정할 수 있습니다. 최근 전자파가 인체에 미치는 영향을 제한하기 위한 조치에 상당한 관심이 쏠리고 있습니다. 이러한 문제는 연방 위생 규칙, 규범 및 위생 기준에 의해 규제됩니다[예를 들어, 1 참조]. 우리나라에서 주거용 건물의 경우 전계 강도의 최대 허용 수준은 10V / m (3 ~ 30MHz 주파수 대역의 경우) 및 3V / m (30 ~ 300MHz)입니다. 많은 유럽 국가에서 전기장 강도 수준에 대한 유사한 표준이 있습니다. 그건 그렇고, 초과하지 않으면 해당 국가의 통신 관리는 다른 전자 장치 (예 : 오디오 장비)와의 간섭에 대해 송신 라디오 방송국에 대한 청구를 수락하지 않습니다. 특히 주파수 대역 30...300MHz의 경우 이 레벨도 3V/m로 설정됩니다[2]. 즉, 무선 전송 장치에 의해 생성된 전계 강도가 인간에게 안전한 것으로 간주되면 이 수준도 전자 가정용 장비에서 "허용"되어야 합니다. 전술한 내용은 아마추어 라디오 방송국의 소유자가 논란의 여지가 있는 상황에 대비해야 하며 적어도 자신의 라디오 방송국이 주거 지역에서 생성하는 전계 강도 수준을 대략적으로 평가할 수 있어야 함을 의미합니다. VHF 대역에서 이러한 레벨은 기존의 반파장 쌍극자를 사용하여 측정할 수 있습니다. 아시다시피 안테나에 유도된 전압 U는 유효 높이에 전자기파의 전계 강도를 곱한 것과 같습니다. 반파장 쌍극자의 경우 유효 높이는 λ/π이며 여기서 λ는 파장[3]입니다. 전계 강도가 2V/m인 1미터의 아마추어 VHF 대역에서 전압 U는 무부하 다이폴의 경우 0,66V이고 다이폴의 입력 저항과 동일한 저항을 가진 저항이 로드될 때 0,33V(73 옴). 이러한 전압은 다이오드 검출기가 있는 기존의 고주파 전압계로 이미 기록할 수 있습니다. 미터는 단순하고 전원이 포함되어 있지 않습니다. 로드된 쌍극자에 연결된 고주파 전압계가 1V(유효 값)의 전압을 등록하면 미터 바늘의 전체 범위 편차는 3V/m의 전계 강도에 해당합니다. 장치 표시기의 "스케일링"은 이 시점에서 필드의 최대 허용 값을 초과했음을 나타냅니다. 2m 범위에 대한 전계 강도 측정기의 구성이 그림에 나와 있습니다. 쌍극자의 절반은 직경 2~3mm의 구리선으로 만들어집니다. 그림의 치수는 cm 단위로 표시되며 고주파 전압계의 요소는 쌍극자의 절반도 부착 된 작은 절연 재료 판 위에 놓입니다. 고주파 전압계는 실리콘 다이오드가 낮은 RF 전압 측정에 적합하지 않기 때문에 게르마늄 다이오드를 사용합니다. 다이어그램에 표시된 GD508A 다이오드 외에도 여기에서 GD507A 및 D311을 사용할 수 있습니다. 다른 유형의 게르마늄 다이오드(일반적인 다이오드 중에서)의 경우 30MHz 이상의 주파수에서 감지 효율이 눈에 띄게 감소합니다. 저항 R1 및 R2의 값은 총 편향 전류가 100μA이고 루프 저항이 2,85kOhm(M4247)인 측정 헤드에 대해 제공됩니다.
무선 아마추어가 고주파 전압계를 교정할 기회가 있는 경우(저항 R1 및 R2를 선택하여 측정 상한을 설정하고 적용된 RF 전압에 대한 전압계 판독값의 의존성을 제거함) 이 절차가 완료되면 전계 강도 측정기의 생산이 종료됩니다. 교정은 VK7-9 전압계 또는 유사한 장치를 사용하여 수행할 수 있습니다. 저항을 선택할 때 더 나은 안테나 대칭을 위해 조건 R1 = R2를 관찰하는 것이 유용합니다. 장치의 디자인 기능 중 하나만 주목해야합니다. 작업자의 신체, 특히 손의 측정에 미치는 영향을 줄이려면 표시기가 있는 안테나에 작은 "마스트"(0,5m 이상)를 부착하고 전체 구조를 팔 길이로 유지해야 합니다. 라디오 아마추어가 전계 강도 측정기의 RF 전압계를 보정할 기회가 없다면 아래 방법을 사용할 수 있습니다. 저항 R1 및 R2의 총 저항은 DC 전압계(이 저항 및 마이크로 전류계)가 1V의 전압 측정 한계를 갖도록 선택됩니다. 저항(kOhm 단위)은 비율에서 계산할 수 있습니다. R1 = R2 = (1/iR)/2, 여기서 i는 RA1 장치의 총 편향 전류, mA입니다. R은 내부 저항 kOhm입니다. 이 경우 RF 전압계는 전압계에 사용된 다이오드(위에서 언급한 것 중)에 관계없이 1% 이하의 오차로 20V(유효 값)에 가까운 측정 한계를 갖게 되며, 이러한 RF 전압계의 스케일은 지수 정도 n ~ 1,25의 전력 법칙이 됩니다. 이에 대한 자세한 내용은 [4]에서 확인할 수 있습니다. 총 편향 전류가 100μA인 마이크로암미터의 경우 계측기 판독값 N과 RF 전압 U(유효 값)의 실제 값 사이의 대응 관계가 표에 나와 있습니다. 총 편향 전류의 다른 값을 가진 마이크로 전류계의 경우 지수 n이 변경됩니다(많지는 않지만 [4] 참조).
이러한 RF 전압계로 RF 전압을 측정할 때의 오류(및 결과적으로 송신기에서 생성된 전계 강도)는 사용된 다이오드 인스턴스에 관계없이 30%를 초과하지 않습니다. 정확도는 높지 않지만 전자기 환경을 대략적으로 추정하는 데는 충분합니다. 주거 지역의 전자기장 구조는 금속 구조물과 전기 배선에서 전파가 반사되기 때문에 매우 이질적일 수 있습니다. 이러한 이유로 표시기는 측정 지점 근처로 이동하여 판독값의 최대값을 달성하고 편광을 변경해야 합니다. Dipole의 길이가 길어서 더 낮은 주파수에 대해서는 유사한 resonant field meter를 만드는 것은 불가능하지만 KB 범위의 추정을 위해 Hertzian dipole로 사용하여 위에서 설명한 것을 사용할 수도 있습니다. 파장). 무부하 Hertzian 쌍극자의 유효 높이는 -l/2이며, 여기서 I는 쌍극자의 전체 길이입니다(이 경우 약 1m). 따라서 예를 들어 전계강도가 20V/m인 10미터 범위에서 유도전압은 약 5V가 됩니다. 그러나 Hertzian dipole의 입력저항은 정전용량 특성을 가지며 절대값이 큽니다. . 저항 R3은 이 저항과 분배기를 형성하여 검출기 양단의 전압을 크게 줄입니다. [3]의 데이터를 사용하거나 MMANA 프로그램을 사용하여 계산할 수 있지만 사용된 각 범위에서 미터를 실험적으로 보정하는 것이 여전히 좋습니다. 이 경우 저항 R3의 저항은 훨씬 클 수 있습니다. 문학
저자: Boris Stepanov(RU3AX), 모스크바
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