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时间:2019-04-29
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1、场强测量与场强仪中国电子测量与仪器学会委员深圳市浩格电子仪器有限公司总经理 向天明 (高工)场强是电场强度的简称,它是天线在空间某点处感应电信号的大小,以表征该点的电场强度。其单位是微伏/米(μv/m),为方便起见,也有用dBμv/m(0dB=1μv)。一、场强测量场强的测量如图所示。当天线在空中与被测信号极化方向相同时取得最大感应信号,一般可用射频(RF)的有效值型电平表(电压表)来测量。其测量原理如图所示。 电场强度测量示意图(1)当线路匹配良好时,仪表读取的电平值是仪表输入端口(一般50Ω或75Ω)所取得的射频电压Er(dBμv
2、)。Er可用下式表示Er=E+Ga+20lgle-Lf-6 --- (1) Er为仪表输入口的读取电平(dBμV); E为电场强度(dBμV/m); Ga为接收天线增益(dB)。如果采用半波长偶极天线时Ga=0dB; le为接收天线有效长度(λ/π); Lf为接收馈线损耗(dB); 6为从终接值换算开放口的校正值(dB)。而电场强度E(dBμV/m)则可从(1)式求出,即: E=Er-Ga-20lgle+Lf+6 --- (2)现举实例具体说明:设测试频率228.25MHz(λ=1.31m) 则20lgλ/π=20lg1.31/π≈-7.6d
3、B;接收天线为半波长偶极天线,Ga=0dB;Lf选用衰减10dB/100m型电缆,实用长度10m时衰减为1dB;仪表指示电平为15dBμV。将上列数据代入(2)式时,即得E=Er-Ga-20lgle+Lf+6 =15-0-(-7.6)+1+6 =15+7.6+1+6 =29.6dBμV/m 二、场强仪 众所周知,电平表是以分贝(dB)作单位,如dBμV、dBmV、dBm,而电压表则是以伏特(V)作单位,如V、mV、μV、KV等。其实电平、电压都是同一个物理量,因此,在很多场合这两种单位在一个仪器中同时标出,这从某种意义上来说,电压表也
4、是电平表,电平表也是电平压表,只不过习惯上把它分开称呼而已。场强仪故名思意是测量场强的仪器。场强仪的量值是μV/m作单位,它里面有一个长度单位m。从原理上来说,电平表(或电压表)它量度的电压值是在仪表的输入端口,而场强仪所量度的电压(或叫电势)是天线在空中某一点感应的电压。严格来说,场强仪是由电平表和天线组成。就目前市面上的场强来看,它们也是将电平表的技术指标与天线分开。如日本安立公司ML524场强仪主机就是按一个电平表给出技术指标,频率范围、灵敏度、电平测量范围、电平测试精度,而天线MP534A、MP666A作为选件,按频段给出技术指标和天
5、线系数。目前国内无线领域常用的南韩生产的PTK3201场强仪,它也是按电平表给出指标,频率范围0.1~2000MHz,灵敏度0.3mV等都是以仪器输入端口给定,有一根鞭装天线,没有天线系数,只能定性地测量信号场强大小,如果要测定dBμV/m场强,则要选配测量天线。由此可见,电平和场强、电平表和场强仪是有很大区别的。可是在一些场合常被混淆了,特别是在我国有线电视行业范围内,有线电视信号是测量同步头的电平来量度,以dBμV作单位,本应该叫做电视信号电平表,或电平表,然而从中国搞公用天线开始,不知怎么都叫它做场强仪。世界上最早的有线电视场强仪是日本
6、利达公司生产的LFC944,利达原文是电视信号电平表,从那时起很多人把它称作场强仪,笔者曾多次在CATV行业内提出应该称作电平表,也许是称呼人太多,至今仍叫场强仪,甚至外国人在中国交流时也只好认可这一称呼,那只有以误就误了。关于有线电视范围内“误称”的场强仪,笔者已将它分类为电视场强仪、电视频谱图像场强仪、CATV分析仪、频谱分析仪已得到同行和专家们认可,这里不详述。三、频谱分析仪与场强仪就场强仪来说,它与天线关系非常密切,如果要求一定的测量精度,那么从式(1)就知,它直接与天线增益Ga有关,再则是天线的工作频率范围有关,这是最起码的要求,因
7、此不能说随便找一根天线接在电平表上就行了。故在实践中,这种天线称之为测试天线,它有严格技术指标,如频率范围,天线增益以及阻抗、驻波比、前后比等等。为适应它的频率范围其形状大有区别,有鞭壮天线,半波振子天线,对数周期天线,环行天线等。要求高的测试天线,价格也相当高,如日本安立的测试天线大概是主机的1/4。以前场强仪总是将天线配套供给,即是说一台场强仪必然是主机(电平表)配天线。随着电子技术和电子测量技术的发展,特别是20世纪80年代以来,频谱分析仪大量使用,单一的场强仪就越来越少了,甚至单一的电平表也都越来越少了(除非专业性很强的用途),因为它
8、的功能可以用频谱仪代理替。从原理上来说频谱仪、电平表、场强仪(主机)基本原理方框是一样的。频谱仪本身就是测量频谱范围内的信号电平,如果用“零跨导”则就是一个选频电平
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