Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Zivile Funkkommunikation

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Beim Aufbau von Geräten und Antennen für eine Amateurfunkstation ist es häufig erforderlich, den Pegel der elektromagnetischen Strahlung im Hochfrequenzbereich zu messen. Professionelle Ausrüstung für solche Messungen steht Funkamateuren selten zur Verfügung, aber mit einfachen selbstgebauten Geräten ist es möglich, die Stärke des von einer Radiostation erzeugten elektrischen Feldes mit akzeptabler Genauigkeit abzuschätzen.

In letzter Zeit wird großen Wert auf Maßnahmen zur Begrenzung der Auswirkungen elektromagnetischer Strahlung auf den Menschen gelegt. Diese Fragen werden durch bundesstaatliche Hygienevorschriften, Vorschriften und Hygienestandards geregelt [siehe beispielsweise 1]. In unserem Land beträgt die maximal zulässige elektrische Feldstärke für Wohngebäude 10 V/m (für den Frequenzbereich 3...30 MHz) und 3 V/m (30...300 MHz). In einer Reihe europäischer Länder gelten ähnliche Standards für die elektrische Feldstärke. Werden sie übrigens nicht überschritten, akzeptiert die Kommunikationsverwaltung des Landes keine Ansprüche gegen den sendenden Radiosender wegen Störungen anderer elektronischer Geräte (z. B. Audiogeräte). Insbesondere für den Frequenzbereich 30...300 MHz liegt dieser Wert ebenfalls bei 3 V/m [2]. Mit anderen Worten: Wenn die von einem Funksendegerät erzeugte elektrische Feldstärke für den Menschen als ungefährlich gilt, müssen auch funkelektronische Haushaltsgeräte diesen Wert „tolerieren“. Dies impliziert, dass der Inhaber einer Amateurfunkstation auf kontroverse Situationen vorbereitet sein und die elektrische Feldstärke, die seine Funkstation in Wohngebäuden erzeugt, zumindest grob abschätzen kann.

In den VHF-Bändern können diese Pegel mit einem herkömmlichen Halbwellendipol gemessen werden. Bekanntlich ist die in der Antenne induzierte Spannung U gleich ihrer effektiven Höhe multipliziert mit der elektrischen Feldstärke der elektromagnetischen Welle. Für einen Halbwellendipol beträgt die effektive Höhe λ/π, wobei λ die Wellenlänge ist [3]. Im Amateur-UKW-Band von 2 Metern beträgt die Spannung U bei einer Feldstärke von 1 V/m 0,66 V bei unbelastetem Dipol und 0,33 V bei Belastung mit einem Widerstand, dessen Widerstandswert dem Eingangswiderstand des Dipols entspricht (73). Ohm). Solche Spannungen können mit einem herkömmlichen Hochfrequenzvoltmeter mit Diodendetektor erfasst werden.

Das Messgerät ist einfach und enthält keine Stromquelle. Wenn ein an einen belasteten Dipol angeschlossenes Hochfrequenzvoltmeter eine Spannung von 1 V (Effektivwert) registriert, entspricht der Ausschlag des Zeigers des Messgeräts bis zum Vollausschlag genau einer elektrischen Feldstärke von 3 V/m. Eine „Off-Scale“-Anzeige am Gerät zeigt an, dass zu diesem Zeitpunkt der maximal zulässige Feldwert überschritten wurde

Das Diagramm eines elektrischen Feldstärkemessgeräts für eine Reichweite von 2 Metern ist in der Abbildung dargestellt. Die Dipolhälften bestehen aus Kupferdraht mit einem Durchmesser von 2...3 mm. Die Maße in der Abbildung sind in cm angegeben. Die Elemente des Hochfrequenzvoltmeters werden auf einer kleinen Platte aus Isoliermaterial platziert, an der die Dipolhälften befestigt werden. Das Hochfrequenzvoltmeter verwendet eine Germaniumdiode, da Siliziumdioden nicht für die Messung niedriger HF-Spannungen geeignet sind. Zusätzlich zu der im Diagramm angegebenen GD508A-Diode können Sie hier GD507A und D311 verwenden. Bei Germaniumdioden anderer Typen (unter den gebräuchlichen) ist die Erkennungseffizienz bei Frequenzen über 30 MHz merklich verringert. Die Werte der Widerstände R1 und R2 sind für einen Messkopf mit einem Gesamtabweichungsstrom von 100 μA und einem Rahmenwiderstand von 2,85 kOhm (M4247) angegeben.

Wenn ein Funkamateur die Möglichkeit hat, ein Hochfrequenzvoltmeter zu kalibrieren (die obere Messgrenze durch Auswahl der Widerstände R1 und R2 einstellen und auch die Abhängigkeit der Voltmeterwerte von der angelegten HF-Spannung beseitigen), dann nach Abschluss dieses Vorgangs, die Herstellung des Feldstärkemessgeräts endet. Die Kalibrierung kann mit einem Voltmeter VK7-9 oder ähnlichen Geräten erfolgen. Bei der Auswahl der Widerstände ist es sinnvoll, für eine bessere Antennensymmetrie die Bedingung R1 = R2 zu beachten.

Von den Designmerkmalen des Geräts sollte nur eines beachtet werden. Um den Einfluss auf die Maße des Körpers des Bedieners und insbesondere seiner Hände zu verringern, muss ein kleiner „Mast“ (nicht kürzer als 0,5 m) an der Antenne mit dem Anzeigegerät befestigt werden und die gesamte Struktur muss auf Armlänge gehalten werden.

Wenn der Funkamateur keine Möglichkeit hat, das HF-Voltmeter des Feldstärkemessgeräts zu kalibrieren, können Sie die unten angegebene Methode verwenden. Der Gesamtwiderstand der Widerstände R1 und R2 ist so gewählt, dass das DC-Voltmeter (diese Widerstände und Mikroamperemeter) eine Spannungsmessgrenze von 1 V hat. Ihr Widerstand (in kOhm) kann aus der Beziehung berechnet werden

R1 = R2 = (1/iR)/2,

wobei i der Gesamtablenkstrom des PA1-Geräts ist, mA; R ist sein Innenwiderstand, kOhm. In diesem Fall hat das HF-Voltmeter auch eine Messgrenze nahe 1 V (Effektivwert) mit einem Fehler von nicht mehr als 20 %, unabhängig von den im Voltmeter verwendeten Dioden (von den oben genannten) und den Die Skala eines solchen HF-Voltmeters ist leistungsgesetzlicher Natur mit dem Anzeigegrad n ~ 1,25. Mehr dazu können Sie in [4] lesen. Für ein Mikroamperemeter mit einem Gesamtabweichungsstrom von 100 μA ist die Entsprechung der Gerätemesswerte N und der wahren Werte der HF-Spannung U (Effektivwert) in der Tabelle angegeben. Bei Mikroamperemetern mit anderen Werten des Gesamtabweichungsstroms ändert sich der Exponent n (aber nicht viel, siehe [4])

Der Fehler bei der Messung der HF-Spannung mit einem solchen HF-Voltmeter (und damit der Stärke des vom Sender erzeugten elektrischen Feldes) wird unabhängig vom verwendeten Diodentyp 30 % nicht überschreiten. Die Genauigkeit ist gering, aber für grobe Schätzungen der elektromagnetischen Situation völlig ausreichend.

Die Struktur des elektromagnetischen Feldes in Wohngebäuden kann aufgrund von Reflexionen von Funkwellen an Metallkonstruktionen und elektrischen Leitungen sehr heterogen sein. Aus diesem Grund muss der Indikator in die Nähe des Messpunkts gebracht werden, um maximale Messwerte zu erzielen, und außerdem muss seine Polarisation variiert werden.

Aufgrund der großen Länge des Dipols ist es unmöglich, ein ähnliches Resonanzfeldmessgerät für niedrigere Frequenzen herzustellen. Für Schätzungen im KB-Bereich können Sie jedoch das oben beschriebene Messgerät verwenden und es als Hertz-Dipol verwenden (im Vergleich dazu sehr kurz). Wellenlänge). Die effektive Höhe eines unbelasteten Hertz-Dipols beträgt l/2, wobei I die Gesamtlänge des Dipols ist (in unserem Fall etwa 1 m). Daher beträgt die induzierte Spannung beispielsweise im Bereich von 20 Metern bei einer elektrischen Feldstärke von 10 V/m etwa 5 V. Der Eingangswiderstand des Hertz-Dipols ist jedoch kapazitiver Natur und im Absolutwert groß. Der Widerstand R3 bildet mit diesem Widerstand einen Teiler, der die Spannung am Detektor deutlich reduziert. Er kann anhand von Daten aus [3] oder mithilfe des MMANA-Programms berechnet werden, es ist jedoch immer noch besser, das Messgerät experimentell für jeden der verwendeten Bereiche zu kalibrieren. Der Widerstandswert des Widerstands R3 kann in diesem Fall deutlich größer sein.

Literatur

1. cqham.ru/ftp2/55output.txt.
2. Edwin David. Ideen aus dem Ausland (Eurotek). - Funkkommunikation. 1996, November, S. 55.
3. Meinke X., Gundlach F. Nachschlagewerk Funktechnik. - M-L.: Gosenergoizdat, 1961, Bd. 1.
4. Stepanov B. Messung kleiner HF-Spannungen. – Radio, 1980, Nr. 7, S. 55.56: Nr. 12, S. 28 (Zurück zum Gedruckten).

Autor: Boris Stepanov (RU3AX), Moskau

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