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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Mesure de la sensibilité des récepteurs radio à antenne magnétique. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / réception radio Les antennes magnétiques sont largement utilisées dans les récepteurs radio pour recevoir des signaux dans les bandes LW, MW et, moins souvent, KB. Pour mesurer la sensibilité à l'emplacement de l'antenne de la radio à l'aide d'une technique connue créer un champ électromagnétique d'intensité connue. L'article analyse cette technique et fournit des recommandations pour son amélioration. La sensibilité d'un récepteur radio est la valeur du signal d'entrée à laquelle un certain rapport signal sur bruit est créé à sa sortie. Lors de la mesure de la sensibilité à la tension, l'entrée du récepteur radio est connectée au générateur de signal via l'équivalent de l'antenne - un circuit électrique qui simule les paramètres d'une antenne externe. Pour les récepteurs radio à antenne magnétique, des mesures de sensibilité de champ sont effectuées, mais très peu d'attention est accordée à cette question dans la littérature technique. Habituellement, tout se résume à une référence à des méthodes prétendument bien connues [1-3], dont l'essence est de créer une intensité de champ magnétique donnée à l'aide d'une boucle conductrice de courant reliée à un générateur de mesure. En modifiant le signal du générateur, en tenant compte du facteur de conversion de trame, on trouve l'intensité du champ à laquelle le signal de sortie du récepteur radio a les paramètres requis. La connaissance des sources [1-3] a montré qu'il s'agit de la même technique, dans laquelle un cadre de forme carrée à un tour avec un côté de 380 mm, constitué d'un tube de cuivre d'un diamètre de 3...5 mm, est utilisé. Il est connecté directement à la sortie du générateur de signal via une résistance de 80 ohms. Le milieu de l'antenne magnétique du récepteur radio est placé à une distance de 1 m du centre du cadre de sorte que l'axe de l'antenne soit perpendiculaire au plan du cadre. Dans ce cas, l'intensité du champ (mV/m) à l'emplacement de l'antenne magnétique est numériquement égale à la tension de sortie du générateur de signal (mV). L'application de cette technique avec l'utilisation de générateurs de signaux RF modernes a conduit à des résultats déprimants - la sensibilité mesurée des récepteurs radio s'est avérée environ dix fois pire que prévu. Une étude plus détaillée de cette situation a montré que cette technique a été développée pour le cas de l'utilisation du générateur GSS-6, dans lequel, lorsque l'atténuateur externe est éteint, le signal de sortie est dix fois supérieur aux lectures de son atténuateur (le l'atténuateur externe a des coefficients de transmission de 10, 1 et 0,1). Par conséquent, la tension sur le bâti est dix fois supérieure, et le facteur de conversion total du signal du générateur en champ électromagnétique est égal à 1 du fait que le facteur de conversion du bâti de mesure est de 0,1. De plus, l'impédance de sortie du générateur GSS-6 dans ce mode est de 80 ohms, ce qui explique la résistance de la résistance supplémentaire. Mais les générateurs de signaux RF modernes ont généralement une impédance de sortie de 50 ohms. Tout cela nous a incités à ajuster la méthode bien connue pour tester la sensibilité des récepteurs à antenne magnétique.
Commençons par le cadre magnétique lui-même. Le cadre dit standard se compose d'une bobine de forme carrée avec un côté de 380 mm et est utilisé dans la gamme de fréquences de 0,15 ... 1,6 MHz. Évidemment, ses dimensions sont bien inférieures à la longueur d'onde du rayonnement, et la distance du cadre à l'antenne magnétique est supérieure à ses dimensions, donc, dans la gamme de fréquences de fonctionnement, c'est un radiateur magnétique élémentaire. Une analyse du champ d'un émetteur magnétique élémentaire [4] montre qu'aux distances r<λ, le champ magnétique existe dans toutes les directions depuis l'émetteur. Deux directions sont intéressantes (indiquées sur la figure). Le premier est perpendiculaire au plan du cadre, tandis que l'axe de l'antenne magnétique doit être dirigé vers le centre du cadre. Théoriquement, cette direction dans la zone lointaine correspond au minimum du diagramme de rayonnement. La seconde est dans le plan du cadre, tandis que l'axe de l'antenne magnétique lui est perpendiculaire. Dans la zone lointaine, cette direction correspond au diagramme de rayonnement maximal de l'émetteur. En utilisant les expressions de l'intensité du champ magnétique dans ces directions [4] et en passant du moment magnétique du vibrateur au châssis avec courant [5], on obtient
où H1 H2 est l'intensité de la composante magnétique du champ aux points 1 et 2 (voir figure), respectivement ; S - surface du cadre, m2; I - courant dans le cadre, A; d est la distance entre les centres du cadre et l'antenne magnétique, m; A, - longueur d'onde du signal, m. Les expressions (1), (2) permettent de calculer l'intensité du champ magnétique à n'importe quelle distance du cadre dans deux directions. On peut montrer qu'aux petites distances {λ/2π) elles coïncident avec les expressions du champ magnétique de la boucle à courant continu. Mais l'intensité du champ électromagnétique est généralement mesurée par l'intensité de sa composante électrique. Dans le champ électromagnétique formé, il existe une relation stricte entre l'intensité des composants électriques et magnétiques. Pour trouver l'intensité de la composante électrique du champ, qui correspond à la composante magnétique connue, il faut multiplier les expressions (12) par la résistance ondulatoire du milieu, qui est égale à 120π pour l'air. En tenant compte du fait qu'aux petites distances 2πr<<λ ces expressions se transforment :
où E1,E2 sont l'intensité du champ électromagnétique aux points 1 et 2 (voir figure), respectivement. Les expressions obtenues montrent que l'intensité du champ électromagnétique près de la boucle avec courant dépend de sa surface, la valeur du courant, est inversement proportionnelle au cube de la distance et ne dépend pas de la longueur d'onde. Dans ce cas, l'intensité du champ dans la première direction est deux fois supérieure à celle dans la seconde. Ceci, en particulier, explique le fait que dans les détecteurs de métaux, dans la plupart des cas, la position de la bobine est utilisée, qui est parallèle à la surface examinée. En utilisant les expressions (3), (4), on peut calculer l'intensité du champ pour une trame de n'importe quelle taille acceptable avec un courant et une distance connus. Cependant, il est plus commode de relier l'intensité du champ au signal de sortie du générateur de signal auquel la boucle est connectée. Pour régler le courant, une résistance supplémentaire est connectée en série avec celui-ci. Habituellement, la réactance inductive de la boucle est négligeable et peut être ignorée. Dans ce cas, le courant dans la boucle sans tenir compte de sa résistance inductive est égal à
où U est la tension de sortie (selon les lectures de son atténuateur) du générateur, V ; Rr - résistance de sortie du générateur, Ohm ; Rd est la résistance de la résistance supplémentaire, Ohm. En conséquence, les expressions
où K1 K2 est le facteur de conversion de la tension du signal du générateur en intensité du champ électromagnétique à la position de l'antenne de réception aux points 1 et 2 (voir figure), respectivement. Les expressions (5), (6) permettent de calculer le facteur de conversion du signal de sortie du générateur en valeur de l'intensité du champ électromagnétique, ou de déterminer la surface du cadre ou sa distance pour une valeur donnée de le facteur de conversion. Conformément à eux, dans une technique bien connue, le facteur de conversion pour un cadre carré de 380 mm de côté, un générateur avec une résistance de sortie de 80 Ohms et une résistance supplémentaire avec la même résistance donne une valeur de 0,108 à un distance de 1 m Évidemment, dans cette technique, le cadre a été calculé pour le facteur de conversion 0,1. Une petite erreur, très probablement, est causée par l'arrondi vers le haut des tailles d'image et n'est pas significative pour mesurer la sensibilité. Pour les générateurs de signaux modernes avec une impédance de sortie de 50 ohms avec un tel cadre avec une résistance supplémentaire de 80 ohms, le coefficient de conversion K1 = 0,133 et avec une résistance supplémentaire de 51 ohms K1 = 0,172, ce qui n'est pas pratique pour une utilisation pratique. Les dimensions du cadre (sa surface) avec un facteur de conversion K, = 1 peuvent être déterminées à partir de l'expression (5). Pour r \u1d 50 m, Rr \u51d 0,84 Ohm, Rd \u2d 0,917 Ohm, la surface doit être de 1,035 m4. Cela correspond à un cadre carré d'environ 4,5 m de côté ou à un cadre rond d'un diamètre de 1 m, mais son inductance, en fonction du diamètre du fil utilisé, sera de XNUMX ... XNUMX mH, ce qui conduira à une notable dépendance du courant dans la trame à la fréquence du signal à des fréquences supérieures à XNUMX MHz. De plus, ces dimensions deviennent proportionnelles à la distance à l'antenne, de sorte que les formules obtenues pour un radiateur magnétique élémentaire deviennent inapplicables. Il est plus pratique d'utiliser le facteur de conversion K1 = 0,1, ce qui permettra d'utiliser un cadre relativement petit d'une superficie de 0,085 m2 - cela correspond à un cadre carré d'un côté de 291 mm ou à un cadre rond d'un diamètre de 328 millimètres. Avec un diamètre de conducteur de 3 mm, son inductance est d'environ 1 mH. Pour de telles trames, avec une résistance supplémentaire de 51 ohms, le signal de sortie du générateur, égal à 15 mV, correspondra à une intensité de champ de 1,5 mV/m à une distance de 1 m. La prise en compte de l'influence de l'inductance de boucle montre qu'elle peut être utilisée pour mesurer la sensibilité des récepteurs radio à antenne magnétique jusqu'à une fréquence de 8 MHz, à laquelle l'intensité du champ diminuera d'environ 9 %. Aux fréquences plus élevées, vous pouvez utiliser un cadre d'une surface de 84,17 cm2 (ce qui correspond à un carré de 92 mm de côté ou à un cercle de 104 mm de diamètre), constitué d'un tube ou d'un fil de cuivre d'un diamètre Avec un tel cadre et une résistance supplémentaire de 3 Ohm, le coefficient de conversion sera K, = 51, donc générer un champ de 0,01 mV/m à une distance de 1,5 m nécessiterait une sortie de générateur de 1 mV. Les mesures de sensibilité peuvent être effectuées jusqu'à une fréquence de 150 MHz, à laquelle l'intensité du champ diminuera d'environ 30 %. Le même cadre fournira un facteur de conversion K, = 8 à une distance de 0,1 mm, cependant, dans ce cas, une grande précision dans le réglage de la distance entre le cadre et l'antenne sera nécessaire. La précision du réglage de cette distance affecte l'erreur de mesure. Ainsi, à une distance de 1 m, une erreur de ±3,33 cm entraîne une erreur de mesure de ±10 %. À une distance de 465 mm, la même erreur de mesure sera avec une précision d'installation de ± 1,55 cm. Les cadres ronds et carrés sont équivalents, vous pouvez également utiliser des cadres de forme différente, comme un triangle, il est important que leur surface soit exactement égale à celle requise. Par conséquent, d'un point de vue constructif, il est plus pratique d'utiliser un cadre carré, car dans ce cas, il est plus facile d'obtenir une zone donnée. Tous les exemples ci-dessus sont valables pour le cas où l'axe de l'antenne magnétique est situé sur une perpendiculaire au plan du cadre, passant par son centre (position 1, voir figure). Mais une autre direction peut être utilisée pour mesurer la sensibilité (position 2). Conformément à l'expression (6), dans cette position, le coefficient de conversion diminuera exactement d'un facteur deux. Par conséquent, pour créer l'intensité de champ requise, ceteris paribus, il est nécessaire de doubler le signal du générateur ou de réduire la distance au centre du cadre dans Cependant, la deuxième position peut être pratique du point de vue de la compacité du lieu de travail, puisque le cadre peut être placé, par exemple, au-dessus du bureau. Mais dans tous les cas, il est important qu'il n'y ait pas de gros objets métalliques dans la zone de mesure pouvant déformer sensiblement le champ. littérature
Auteur : D. Alkhimov, Smolensk ; Publication : radioradar.net
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fois. Mais une distance inférieure à 0,5 m n'est pas recommandée, car la dépendance cubique augmente considérablement l'erreur de mesure due à l'imprécision de réglage de la distance à l'antenne. De plus, lorsque la distance au cadre devient proportionnelle à ses dimensions, les expressions ci-dessus donnent une valeur surestimée de l'intensité du champ électromagnétique, puisque l'émetteur ne peut plus être considéré comme un point.
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