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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Mesureur de champ. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Radiocommunications civiles Lors de la mise en place de l'équipement et des antennes d'une station de radio amateur, il devient souvent nécessaire de mesurer le niveau de rayonnement électromagnétique dans la gamme des fréquences radio. L'équipement professionnel pour de telles mesures est rarement disponible pour les radioamateurs, mais avec une précision acceptable pour la pratique, il est possible d'estimer l'intensité du champ électrique créé par une station de radio à l'aide de simples appareils faits maison. Récemment, une attention considérable a été accordée aux mesures visant à limiter les effets des rayonnements électromagnétiques sur l'homme. Ces questions sont régies par des règles sanitaires fédérales, des normes et des standards d'hygiène [voir, par exemple, 1]. Dans notre pays, pour les locaux d'habitation, les niveaux maximaux admissibles d'intensité de champ électrique sont de 10 V / m (pour une bande de fréquences de 3 ... 30 MHz) et de 3 V / m (30 ... 300 MHz). Dans un certain nombre de pays européens, il existe des normes similaires pour les niveaux d'intensité de champ électrique. Si, soit dit en passant, ils ne sont pas dépassés, les administrations des communications du pays n'acceptent pas les réclamations contre la station de radio émettrice pour interférence avec d'autres appareils électroniques (par exemple, un équipement audio). En particulier, pour la bande de fréquence 30...300 MHz, ce niveau est également fixé à 3 V/m [2]. En d'autres termes, si l'intensité du champ électrique créé par un dispositif de transmission radio est considérée comme sûre pour l'homme, alors ce niveau doit également être « toléré » par les équipements électroménagers. Ce qui précède implique que le propriétaire d'une station de radio amateur doit être préparé à des situations controversées et être en mesure d'évaluer au moins grossièrement les niveaux d'intensité de champ électrique que sa station de radio crée dans des locaux résidentiels. Dans les bandes VHF, ces niveaux peuvent être mesurés à l'aide d'un dipôle demi-onde classique. Comme vous le savez, la tension U induite dans l'antenne est égale à sa hauteur effective multipliée par l'intensité du champ électrique de l'onde électromagnétique. Pour un dipôle demi-onde, la hauteur effective est λ/π où λ est la longueur d'onde [3]. Dans la bande VHF amateur de 2 mètres avec une intensité de champ de 1 V / m, la tension U sera de 0,66 V pour un dipôle non chargé et de 0,33 V lorsqu'il est chargé avec une résistance d'une résistance égale à la résistance d'entrée du dipôle (73 ohms). De telles tensions peuvent déjà être enregistrées avec un voltmètre haute fréquence conventionnel avec un détecteur à diode. Le compteur s'avère simple et ne contient pas de source d'alimentation. Si un voltmètre haute fréquence connecté à un dipôle chargé enregistre une tension de 1 V (valeur efficace), alors la déviation à pleine échelle de l'aiguille du compteur correspondra juste à une intensité de champ électrique de 3 V/m. La "mise à l'échelle" de l'indicateur de l'appareil indiquera qu'à ce stade, la valeur maximale autorisée du champ est dépassée Le schéma du compteur d'intensité de champ électrique pour la plage de 2 mètres est illustré sur la figure. Les moitiés du dipôle sont en fil de cuivre d'un diamètre de 2...3 mm. Les dimensions de la figure sont données en cm.Les éléments du voltmètre haute fréquence sont placés sur une petite plaque de matériau isolant, à laquelle sont également fixées les moitiés du dipôle. Le voltmètre haute fréquence utilise une diode au germanium car les diodes au silicium ne conviennent pas pour mesurer les basses tensions RF. En plus de la diode GD508A indiquée sur le schéma, GD507A et D311 peuvent être utilisés ici. Pour les diodes au germanium d'autres types (parmi les plus courants), l'efficacité de détection à des fréquences supérieures à 30 MHz est sensiblement réduite. Les valeurs des résistances R1 et R2 sont données pour une tête de mesure avec un courant de déviation total de 100 μA et une résistance de boucle de 2,85 kOhm (M4247).
Si le radioamateur a la possibilité d'étalonner le voltmètre haute fréquence (définissez la limite de mesure supérieure en sélectionnant les résistances R1 et R2, et supprimez également la dépendance des lectures du voltmètre à la tension RF appliquée), alors à la fin de cette procédure, la production du mesureur de champ se termine. L'étalonnage peut être effectué à l'aide d'un voltmètre VK7-9 ou d'appareils similaires. Lors de la sélection des résistances, il est utile de respecter la condition R1 = R2 pour une meilleure symétrie d'antenne. Parmi les caractéristiques de conception de l'appareil, une seule doit être notée. Pour réduire l'influence sur les mesures du corps de l'opérateur, et en particulier de ses mains, un petit "mât" (d'au moins 0,5 m) doit être fixé à l'antenne avec un indicateur et l'ensemble de la structure doit être tenu à bout de bras. Si le radioamateur n'a pas la possibilité d'étalonner le voltmètre RF du mesureur de champ, vous pouvez utiliser la méthode ci-dessous. La résistance totale des résistances R1 et R2 est choisie pour que le voltmètre continu (ces résistances et microampèremètre) ait une limite de mesure de tension de 1 V. Leur résistance (en kOhm) peut être calculée à partir du rapport R1 = R2 = (1/iR)/2, où i est le courant de déviation total du dispositif RA1, mA ; R est sa résistance interne, kOhm. Dans ce cas, le voltmètre RF aura également une limite de mesure proche de 1 V (valeur efficace), avec une erreur ne dépassant pas 20 %, quelles que soient les diodes utilisées dans le voltmètre (parmi celles citées ci-dessus), et la l'échelle d'un tel voltmètre RF sera une loi de puissance avec un degré d'exposant n ~ 1,25. Vous pouvez en savoir plus à ce sujet dans [4]. Pour un microampèremètre avec un courant de déviation total de 100 μA, la correspondance entre les lectures de l'instrument N et les valeurs réelles de la tension RF U (valeur efficace) est indiquée dans le tableau. Pour les microampèremètres avec d'autres valeurs du courant de déviation total, l'exposant n change (mais pas beaucoup, voir [4])
L'erreur de mesure de la tension RF avec un tel voltmètre RF (et, par conséquent, l'intensité du champ électrique généré par l'émetteur) ne dépassera pas 30 %, quelle que soit l'instance de diode utilisée. La précision n'est pas élevée, mais elle est tout à fait suffisante pour des estimations approximatives de l'environnement électromagnétique. La structure du champ électromagnétique dans les locaux d'habitation peut être très hétérogène en raison des réflexions des ondes radio sur les structures métalliques et les câblages électriques. Pour cette raison, l'indicateur doit être déplacé près du point de mesure, en obtenant le maximum de ses lectures, ainsi qu'en faisant varier sa polarisation. Il est impossible de fabriquer un mesureur de champ résonant similaire pour les basses fréquences en raison de la grande longueur du dipôle, mais pour les estimations dans les gammes KB, celui décrit ci-dessus peut également être utilisé en l'utilisant comme dipôle hertzien (très court par rapport au longueur d'onde). La hauteur effective d'un dipôle hertzien non chargé est de -l/2, où I est la longueur totale du dipôle (dans notre cas, environ 1 m). Par conséquent, par exemple, dans la plage de 20 mètres avec une intensité de champ électrique de 10 V / m, la tension induite sera d'environ 5 V. Cependant, la résistance d'entrée du dipôle hertzien a un caractère capacitif et est grande en valeur absolue . La résistance R3 forme un diviseur avec cette résistance, ce qui réduit considérablement la tension aux bornes du détecteur. Il peut être calculé à partir des données de [3] ou à l'aide du programme MMANA, mais il est toujours préférable de calibrer expérimentalement le compteur sur chacune des gammes utilisées. La résistance de la résistance R3 dans ce cas peut être beaucoup plus grande. littérature
Auteur : Boris Stepanov (RU3AX), Moscou
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