|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Messung der Empfindlichkeit von Funkempfängern mit magnetischer Antenne. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Radioempfang Magnetantennen werden häufig in Funkempfängern zum Empfangen von Signalen in den LW-, MW- und seltener KB-Bändern verwendet. Um die Empfindlichkeit am Ort der Antenne des Radios unter Verwendung einer bekannten Technik zu messen, erzeugen Sie ein elektromagnetisches Feld bekannter Intensität. Der Artikel analysiert diese Technik und gibt Empfehlungen für ihre Verbesserung. Die Empfindlichkeit eines Funkempfängers ist ein solcher Wert des Eingangssignals, bei dem sich an seinem Ausgang ein bestimmter Signal-Rausch-Abstand einstellt. Beim Messen der Spannungsempfindlichkeit wird der Eingang des Funkempfängers über das Äquivalent der Antenne mit dem Signalgenerator verbunden - ein elektrischer Schaltkreis, der die Parameter einer externen Antenne simuliert. Für Funkempfänger mit Magnetantenne werden Feldempfindlichkeitsmessungen durchgeführt, aber diesem Thema wird in der Fachliteratur nur sehr wenig Beachtung geschenkt. Üblicherweise läuft alles auf einen Verweis auf angeblich bekannte Methoden hinaus [1-3], deren Kern darin besteht, mit einer stromdurchflossenen Schleife, die an einen Messgenerator angeschlossen ist, eine bestimmte Magnetfeldstärke zu erzeugen. Durch Veränderung des Generatorsignals unter Berücksichtigung des Rahmenumwandlungsfaktors wird die Feldstärke gefunden, bei der das Ausgangssignal des Funkempfängers die geforderten Parameter aufweist. Die Bekanntschaft mit den Quellen [1-3] zeigte, dass dieselbe Technik gemeint ist, bei der ein quadratischer Rahmen mit einer Windung und einer Seitenlänge von 380 mm aus einem Kupferrohr mit einem Durchmesser von 3 ... 5 mm hergestellt wird. wird genutzt. Er ist über einen 80-Ohm-Widerstand direkt mit dem Ausgang des Signalgenerators verbunden. Die Mitte der magnetischen Antenne des Funkempfängers wird in einem Abstand von 1 m von der Rahmenmitte so platziert, dass die Antennenachse senkrecht zur Rahmenebene steht. Dabei ist die Feldstärke (mV/m) am Ort der Magnetantenne zahlenmäßig gleich der Ausgangsspannung des Signalgenerators (mV). Die Anwendung dieser Technik unter Verwendung moderner HF-Signalgeneratoren führte zu deprimierenden Ergebnissen - die gemessene Empfindlichkeit von Funkempfängern war etwa zehnmal schlechter als erwartet. Eine genauere Untersuchung dieser Situation zeigte, dass diese Technik für den Fall der Verwendung des GSS-6-Generators entwickelt wurde, bei dem das Ausgangssignal bei ausgeschaltetem externem Dämpfungsglied zehnmal größer ist als die Messwerte seines Dämpfungsglieds (der externes Dämpfungsglied hat Übertragungskoeffizienten von 10, 1 und 0,1). Folglich ist die Spannung am Rahmen zehnmal höher und der Gesamtumwandlungsfaktor des Generatorsignals in das elektromagnetische Feld ist gleich 1, da der Umrechnungsfaktor des Messrahmens 0,1 beträgt. Außerdem beträgt die Ausgangsimpedanz des GSS-6-Generators in diesem Modus 80 Ohm, was den Widerstand des zusätzlichen Widerstands erklärt. Aber moderne HF-Signalgeneratoren haben typischerweise eine Ausgangsimpedanz von 50 Ohm. All dies veranlasste uns, die bekannte Methode zum Testen der Empfindlichkeit von Empfängern mit Magnetantenne anzupassen.
Beginnen wir mit dem Magnetrahmen selbst. Der sogenannte Standardrahmen besteht aus einer quadratischen Spule mit einer Seitenlänge von 380 mm und wird im Frequenzbereich von 0,15 ... 1,6 MHz verwendet. Offensichtlich sind seine Abmessungen viel kleiner als die Wellenlänge der Strahlung, und der Abstand vom Rahmen zur Magnetantenne ist größer als seine Abmessungen, daher handelt es sich im Betriebsfrequenzbereich um einen elementaren Magnetstrahler. Eine Analyse des Feldes eines elementarmagnetischen Emitters [4] zeigt, dass bei Abständen r < λ das Magnetfeld in allen Richtungen vom Emitter vorhanden ist. Zwei Richtungen sind von Interesse (in der Abbildung gezeigt). Die erste ist senkrecht zur Rahmenebene, während die Achse der magnetischen Antenne auf die Mitte des Rahmens gerichtet sein sollte. Theoretisch entspricht diese Richtung im Fernbereich dem Minimum des Strahlungsdiagramms. Die zweite liegt in der Ebene des Rahmens, während die Achse der magnetischen Antenne senkrecht dazu steht. Im Fernbereich entspricht diese Richtung der maximalen Abstrahlcharakteristik des Senders. Wenn wir die Ausdrücke für die magnetische Feldstärke in diesen Richtungen [4] verwenden und vom magnetischen Moment des Vibrators zum Rahmen mit Strom [5] übergehen, erhalten wir
wobei H1 H2 die Intensität der magnetischen Komponente des Feldes an den Punkten 1 bzw. 2 (siehe Abbildung) ist; S - Rahmenfläche, m2; I - Strom im Rahmen, A; d ist der Abstand zwischen den Mittelpunkten des Rahmens und der Magnetantenne, m; A, - Signalwellenlänge, m. Die Ausdrücke (1), (2) ermöglichen es, die magnetische Feldstärke in jedem Abstand vom Rahmen in zwei Richtungen zu berechnen. Es kann gezeigt werden, dass sie bei kleinen Abständen {λ/2π) mit den Ausdrücken für das Magnetfeld der Schleife mit Gleichstrom übereinstimmen. Aber die Intensität des elektromagnetischen Feldes wird normalerweise durch die Intensität seiner elektrischen Komponente gemessen. In dem gebildeten elektromagnetischen Feld besteht eine strenge Beziehung zwischen der Intensität der elektrischen und magnetischen Komponenten. Um die Stärke der elektrischen Komponente des Feldes zu finden, die der bekannten magnetischen Komponente entspricht, müssen die Ausdrücke (12) mit dem Wellenwiderstand des Mediums multipliziert werden, der für Luft gleich 120π ist. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass bei kleinen Abständen 2πr<<λ diese Ausdrücke transformiert werden:
wobei E1, E2 die Stärke des elektromagnetischen Feldes an den Punkten 1 bzw. 2 (siehe Abbildung) sind. Die erhaltenen Ausdrücke zeigen, dass die Stärke des elektromagnetischen Feldes in der Nähe der Stromschleife von ihrer Fläche, dem Wert des Stroms, umgekehrt proportional zur Kubikzahl der Entfernung und nicht von der Wellenlänge abhängt. Dabei ist die Feldstärke in der ersten Richtung doppelt so groß wie in der zweiten. Dies erklärt insbesondere die Tatsache, dass bei Metalldetektoren in den meisten Fällen die Position der Spule verwendet wird, die parallel zur untersuchten Oberfläche ist. Unter Verwendung der Ausdrücke (3), (4) kann man die Feldstärke für einen Rahmen jeder akzeptablen Größe mit bekanntem Strom und Abstand berechnen. Bequemer ist es jedoch, die Feldstärke auf das Ausgangssignal des Signalgenerators zu beziehen, an dem die Schleife angeschlossen ist. Zur Einstellung des Stroms wird ein zusätzlicher Widerstand in Reihe dazu geschaltet. Normalerweise ist die induktive Reaktanz der Schleife vernachlässigbar und kann ignoriert werden. In diesem Fall ist der Strom in der Schleife ohne Berücksichtigung ihres induktiven Widerstands gleich
wobei U die Ausgangsspannung (gemäß den Messwerten seines Dämpfungsglieds) des Generators V ist; Rr - Ausgangswiderstand des Generators, Ohm; Rd ist der Widerstand des zusätzlichen Widerstands, Ohm. Als Ergebnis werden die Ausdrücke
wobei K1 K2 der Umrechnungsfaktor der Generatorsignalspannung in die elektromagnetische Feldstärke an der Position der Empfangsantenne an den Punkten 1 bzw. 2 ist (siehe Abbildung). Die Ausdrücke (5), (6) ermöglichen es, den Umrechnungsfaktor des Generatorausgangssignals in den Wert der elektromagnetischen Feldstärke zu berechnen oder die Fläche des Rahmens oder die Entfernung zu ihm für einen gegebenen Wert von zu bestimmen der Umrechnungsfaktor. Danach ergibt in bekannter Technik der Umrechnungsfaktor für einen quadratischen Rahmen mit einer Seitenlänge von 380 mm, einen Generator mit einem Ausgangswiderstand von 80 Ohm und einen zusätzlichen Widerstand mit gleichem Widerstand einen Wert von 0,108 bei a Abstand von 1 m. Offensichtlich wurde bei dieser Technik der Rahmen für den Umrechnungsfaktor 0,1 berechnet. Ein kleiner Fehler wird höchstwahrscheinlich durch das Aufrunden der Rahmengrößen verursacht und ist für die Empfindlichkeitsmessung nicht von Bedeutung. Bei modernen Signalgeneratoren mit einer Ausgangsimpedanz von 50 Ohm beträgt bei einem solchen Rahmen mit einem zusätzlichen Widerstand von 80 Ohm der Umwandlungskoeffizient K1 = 0,133 und mit einem zusätzlichen Widerstand von 51 Ohm K1 = 0,172, was für die praktische Anwendung unpraktisch ist. Die Abmessungen des Rahmens (seine Fläche) mit einem Umrechnungsfaktor K, = 1 können aus Ausdruck (5) bestimmt werden. Für r \u1d 50 m, Rr \u51d 0,84 Ohm, Rd \u2d 0,917 Ohm sollte die Fläche 1,035 m4 betragen. Dies entspricht einem quadratischen Rahmen mit einer Seitenlänge von etwa 4,5 m oder einem runden Rahmen mit einem Durchmesser von 1 m. Seine Induktivität beträgt jedoch je nach verwendetem Drahtdurchmesser XNUMX ... XNUMX mH, was zu einem spürbaren Anstieg führt Abhängigkeit des Stroms im Rahmen von der Signalfrequenz bei Frequenzen über XNUMX MHz. Darüber hinaus werden solche Abmessungen mit dem Abstand zur Antenne in Einklang gebracht, wodurch die für einen elementaren Magnetstrahler erhaltenen Formeln nicht anwendbar sind. Es ist bequemer, den Umrechnungsfaktor K1 = 0,1 zu verwenden, wodurch ein relativ kleiner Rahmen mit einer Fläche von 0,085 m2 verwendet werden kann - dies entspricht einem quadratischen Rahmen mit einer Seite von 291 mm oder einem runden Rahmen mit einem Durchmesser von 328mm. Bei einem Leiterdurchmesser von 3 mm beträgt seine Induktivität etwa 1 mH. Bei solchen Schleifen mit einem zusätzlichen Widerstand von 51 Ohm entspricht das Ausgangssignal des Generators von 15 mV einer Feldstärke von 1,5 mV / m in einem Abstand von 1 m. Die Berücksichtigung des Einflusses der Schleifeninduktivität zeigt, dass damit die Empfindlichkeit von Funkempfängern mit einer Magnetantenne bis zu einer Frequenz von 8 MHz gemessen werden kann, bei der die Feldstärke um etwa 9% abnimmt. Bei höheren Frequenzen können Sie einen Rahmen mit einer Fläche von 84,17 cm2 (was einem Quadrat mit einer Seite von 92 mm oder einem Kreis mit einem Durchmesser von 104 mm entspricht) aus einem Kupferrohr oder -draht mit einem Durchmesser verwenden Mit einem solchen Rahmen und einem zusätzlichen 3-Ohm-Widerstand beträgt der Umwandlungskoeffizient K, = 51, sodass die Erzeugung eines 0,01-mV/m-Feldes in 1,5 m Entfernung eine Generatorleistung von 1 mV erfordern würde. Empfindlichkeitsmessungen können bis zu einer Frequenz von 150 MHz durchgeführt werden, bei der die Feldstärke um etwa 30 % abnimmt. Derselbe Rahmen liefert bei einem Abstand von 8 mm einen Umrechnungsfaktor K, = 0,1, jedoch ist in diesem Fall eine hohe Genauigkeit bei der Einstellung des Abstands zwischen Rahmen und Antenne erforderlich. Die Genauigkeit der Einstellung dieses Abstands wirkt sich auf den Messfehler aus. Bei einem Abstand von 1 m führt also ein Fehler von ±3,33 cm zu einem Messfehler von ±10 %. Bei einem Abstand von 465 mm liegt der gleiche Messfehler bei einer Einbaugenauigkeit von ± 1,55 cm vor. Runde und quadratische Rahmen sind gleichwertig, Sie können auch Rahmen mit einer anderen Form verwenden, z. B. einen dreieckigen, es ist wichtig, dass ihre Fläche genau der erforderlichen entspricht. Aus konstruktiver Sicht ist es daher bequemer, einen quadratischen Rahmen zu verwenden, da es in diesem Fall einfacher ist, eine bestimmte Fläche zu erhalten. Alle obigen Beispiele gelten für den Fall, dass die Achse der Magnetantenne auf einer Senkrechten zur Ebene des Rahmens liegt, die durch ihren Mittelpunkt gezogen wird (Position 1, siehe Abbildung). Es kann aber auch eine andere Richtung zur Empfindlichkeitsmessung verwendet werden (Position 2). In Übereinstimmung mit Ausdruck (6) wird in dieser Position der Umwandlungskoeffizient genau um einen Faktor von zwei abnehmen. Um die erforderliche Feldstärke zu erzeugen, ist es daher ceteris paribus erforderlich, das Generatorsignal zu verdoppeln oder den Abstand zur Bildmitte in zu verringern Die zweite Position kann jedoch im Hinblick auf die Kompaktheit des Arbeitsplatzes günstig sein, da der Rahmen beispielsweise über dem Schreibtisch platziert werden kann. Wichtig ist aber in jedem Fall, dass sich keine großen Metallgegenstände im Messbereich befinden, die das Feld merklich verfälschen können. Literatur
Autor: D. Alkhimov, Smolensk; Veröffentlichung: radioradar.net
Luftfalle für Insekten
01.05.2024 Die Bedrohung des Erdmagnetfeldes durch Weltraummüll
01.05.2024 Verfestigung von Schüttgütern
30.04.2024
▪ Flexibler, nanodünner Touchscreen ▪ Erneuerbare Energien haben fossile Brennstoffe überholt ▪ Internet - Friedensnobelpreis
▪ Abschnitt der Website Signalbegrenzer, Kompressoren. Artikelauswahl ▪ Artikel Nichts Neues unter der Sonne. Populärer Ausdruck ▪ Artikel Fahrbarer Mörtelmischer. Standardanweisung zum Arbeitsschutz ▪ Artikel Dreikanal-Hochtemperaturalarm. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen
www.diagramm.com.ua |
mal. Ein Abstand von weniger als 0,5 m ist jedoch nicht zu empfehlen, da die kubische Abhängigkeit den Messfehler durch die Ungenauigkeit bei der Einstellung des Abstands zur Antenne stark erhöht. Wenn der Abstand zum Rahmen seinen Abmessungen entspricht, geben die obigen Ausdrücke außerdem einen überschätzten Wert der elektromagnetischen Feldstärke, da der Emitter nicht mehr als Punkt betrachtet werden kann.
Siehe andere Artikel Abschnitt 
Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:
Alle Sprachen dieser Seite