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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Medidor de intensidade de campo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Comunicações de rádio civis Ao estabelecer o equipamento e as antenas de uma estação de rádio amador, geralmente é necessário medir o nível de radiação eletromagnética na faixa de radiofrequência. Equipamentos profissionais para tais medições raramente estão disponíveis para radioamadores, mas com uma precisão aceitável para a prática, é possível estimar a intensidade do campo elétrico criado por uma estação de rádio usando dispositivos caseiros simples. Recentemente, atenção considerável tem sido dada a medidas para limitar os efeitos da radiação eletromagnética em humanos. Essas questões são reguladas por regras sanitárias federais, normas e padrões higiênicos [ver, por exemplo, 1]. Em nosso país, para instalações residenciais, os níveis máximos permitidos de intensidade do campo elétrico são 10 V / m (para uma faixa de frequência de 3 ... 30 MHz) e 3 V / m (30 ... 300 MHz). Em vários países europeus, existem padrões semelhantes para níveis de intensidade de campo elétrico. Se, aliás, não forem excedidos, as administrações de comunicações do país não aceitam reclamações contra a estação de rádio transmissora por interferência em outros dispositivos eletrônicos (por exemplo, equipamentos de áudio). Em particular, para a banda de frequência 30...300 MHz, este nível também é ajustado para 3 V/m [2]. Em outras palavras, se a intensidade do campo elétrico criado por um dispositivo de transmissão de rádio for considerada segura para humanos, esse nível também deve ser "tolerado" por equipamentos eletrônicos domésticos. O exposto acima implica que o proprietário de uma estação de rádio amador deve estar preparado para situações controversas e ser capaz de avaliar, pelo menos aproximadamente, os níveis de intensidade do campo elétrico que sua estação de rádio cria em instalações residenciais. Nas bandas VHF, esses níveis podem ser medidos usando um dipolo convencional de meia onda. Como você sabe, a tensão U induzida na antena é igual à sua altura efetiva multiplicada pela intensidade do campo elétrico da onda eletromagnética. Para um dipolo de meia onda, a altura efetiva é λ/π onde λ é o comprimento de onda [3]. Na banda VHF amadora de 2 metros com intensidade de campo de 1 V / m, a tensão U será de 0,66 V para um dipolo descarregado e 0,33 V quando carregado com um resistor com resistência igual à resistência de entrada do dipolo (73 ohms). Essas tensões já podem ser registradas com um voltímetro convencional de alta frequência com um detector de diodo. O medidor acaba sendo simples e não contém fonte de energia. Se um voltímetro de alta frequência conectado a um dipolo carregado registra uma tensão de 1 V (valor efetivo), então o desvio de fundo de escala da agulha do medidor corresponderá apenas a uma intensidade de campo elétrico de 3 V/m. "Escala" do indicador do dispositivo indicará que neste ponto o valor máximo permitido do campo foi excedido O esquema do medidor de força do campo elétrico para a faixa de 2 metros é mostrado na figura. As metades do dipolo são feitas de fio de cobre com diâmetro de 2...3 mm. As dimensões da figura são dadas em cm.Os elementos do voltímetro de alta frequência são colocados em uma pequena placa de material isolante, à qual também são fixadas as metades do dipolo. O voltímetro de alta frequência usa um diodo de germânio porque os diodos de silício não são adequados para medir baixas tensões de RF. Além do diodo GD508A indicado no diagrama, GD507A e D311 podem ser usados aqui. Para diodos de germânio de outros tipos (entre os comuns), a eficiência de detecção em frequências acima de 30 MHz é notavelmente reduzida. Os valores dos resistores R1 e R2 são dados para uma cabeça de medição com uma corrente de deflexão total de 100 μA e uma resistência de loop de 2,85 kOhm (M4247).
Se o rádio amador tiver a oportunidade de calibrar o voltímetro de alta frequência (defina o limite superior de medição selecionando os resistores R1 e R2 e também remova a dependência das leituras do voltímetro da tensão de RF aplicada), então, após a conclusão deste procedimento, a produção do medidor de força de campo termina. A calibração pode ser feita usando um voltímetro VK7-9 ou dispositivos similares. Ao selecionar resistores, é útil observar a condição R1 = R2 para melhor simetria da antena. Das características de design do dispositivo, apenas uma deve ser observada. Para reduzir a influência nas medidas do corpo do operador, e principalmente das mãos, um pequeno "mastro" (não menor que 0,5 m) deve ser fixado à antena com um indicador e toda a estrutura deve ser mantida à distância de um braço. Se o rádio amador não tiver a oportunidade de calibrar o voltímetro de RF do medidor de intensidade de campo, você poderá usar o método abaixo. A resistência total dos resistores R1 e R2 é escolhida de forma que o voltímetro CC (esses resistores e microamperímetro) tenha um limite de medição de tensão de 1 V. Sua resistência (em kOhm) pode ser calculada a partir da relação R1 = R2 = (1/iR)/2, onde i é a corrente de deflexão total do dispositivo RA1, mA; R é sua resistência interna, kOhm. Neste caso, o voltímetro de RF também terá um limite de medição próximo a 1 V (valor efetivo), com erro não superior a 20%, independente dos diodos utilizados no voltímetro (dentre os citados acima), e o escala de tal voltímetro de RF será uma lei de potência com um grau de expoente n ~ 1,25. Você pode ler mais sobre isso em [4]. Para um microamperímetro com uma corrente de deflexão total de 100 μA, a correspondência entre as leituras do instrumento N e os valores reais da tensão de RF U (valor efetivo) é mostrada na tabela. Para microamperímetros com outros valores da corrente de deflexão total, o expoente n muda (mas não muito, veja [4])
O erro na medição da tensão de RF com tal voltímetro de RF (e, conseqüentemente, a intensidade do campo elétrico gerado pelo transmissor) não ultrapassará 30%, independentemente da instância do diodo usada. A precisão não é alta, mas é suficiente para estimativas aproximadas do ambiente eletromagnético. A estrutura do campo eletromagnético em instalações residenciais pode ser muito heterogênea devido às reflexões de ondas de rádio de estruturas metálicas e fiação elétrica. Por este motivo, o indicador deve ser aproximado do ponto de medição, atingindo o máximo de suas leituras, bem como variando sua polarização. É impossível fazer um medidor de campo ressonante semelhante para frequências mais baixas devido ao grande comprimento do dipolo, mas para estimativas nas faixas de KB, o descrito acima também pode ser usado usando-o como um dipolo hertziano (muito curto em comparação com o Comprimento de onda). A altura efetiva de um dipolo hertziano sem carga é -l/2, onde I é o comprimento total do dipolo (no nosso caso, cerca de 1 m). Portanto, por exemplo, na faixa de 20 metros com uma intensidade de campo elétrico de 10 V / m, a tensão induzida será de cerca de 5 V. No entanto, a resistência de entrada do dipolo hertziano tem caráter capacitivo e é grande em valor absoluto . O resistor R3 forma um divisor com essa resistência, o que reduz significativamente a tensão no detector. Pode ser calculado usando os dados de [3] ou usando o programa MMANA, mas ainda é melhor calibrar o medidor experimentalmente em cada uma das faixas usadas. A resistência do resistor R3 neste caso pode ser muito maior. Literatura
Autor: Boris Stepanov (RU3AX), Moscou
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