Исследование и оценка параметров сигналов в распределенных информационных системах. Для студентов технических специальностей - страница 15

Для уменьшения погрешности вносимый в поле измерительный прибор по возможности удаляют от измерительной антенны, основные элементы цепей измерителя (селективного вольтметра) помещают во внутренний экран, изолированный от корпуса прибора, входные цепи вольтметра размещают в непосредственной близости от измерительной антенны, вход измерителя напряженности поля строго симметрируют по отношению к земле. Нарушение последнего требования может вызвать нежелательную разность потенциалов, наводимую большими полями, на входных клеммах прибора и так далее.

В качестве антенны для измерения электрического поля применяется диполь, для измерения магнитного поля – рамка. С точки зрения конструкции и удобства обращения с измерителем напряженности поля исследуем пассивную антенну, подключенную к входу селективного вольтметра или анализатора.

В теории приема и измерения характеристик электромагнитного поля часто используют эквивалентную схему, представленную на рис. 1, на которой Z_> А – полное входное сопротивление антенны; Z_>пр – полное входное сопротивление приемника; е – электродвижущая сила на выходе антенны

е = Е h_>д, где Е- напряженность электромагнитного поля, h_>д – действующая высота.

Рис.13 – Эквивалентная схема измерения характеристик ЭМП.

При согласованной нагрузки (оптимальный режим) Z_> А = Z_> ПР

Мощность и напряжение на входе приемника P, U.

На рис. 14 представлена эквивалентная схема входной цепей измерителей напряженности поля с диполем. Схема простая, так как отсутствуют усилители, какие либо согласующие устройства, кабели.

Рис.14 – Эквивалентная схема измерителя напряженности поля индукции диполем

Для схемы (рис. 13) напряжение на входном сопротивлении вольтметра (13.11),

где е= Eh_>Д – эффективное значение ЭДС, наведенной полем в диполе, В;

С_>д – собственная емкость диполя, Ф; R_>BX – активная составляющая входного сопротивления вольтметра, Ом; С_>вх – входная емкость вольтметра, Ф.

Из выражения для Uвх видно, что показания измерителя будут зависеть от частоты. Эта зависимость практически исключается, если величина ω^>2 (С_>д+Свх)^{> 2}R^>2_>вх выбрана достаточно большой (что реализуется в активных антеннах). Для пассивного вибратора при низком входном сопротивлении измерителя (R_>BX =50 ом), малом значении С_>д = 5 пф Uвх будет <<е. Это означает, что измерения нельзя проводить (практически трудно измерить).

Проведенные натурные измерения для различных приемников и антенн дают другую картину.

Уровни измерений Е имеют отклонения от показаний, полученных с использованием калиброванных активных и пассивных антенн, соизмеримые с погрешностью метода измерения ближнего поля.

Коэффициент калибровки стандартных антенн приведенных в паспортах на антенны для дальнего поля и согласованных с регламентированной нагрузкой.

Отклонения результатов измерений лежат в пределах нескольких дБ на различных частотах. Это говорит о коэффициенте согласования Kc диполя с входом селективного вольтметра. Эта связь выражается так.

Е =e /h_>д = Ка Uвх Kc

Коэффициент согласования для схем измерения имеет важное значение при проведении измерений, влияет на точность метода измерения в ближней и промежуточной зонах.

Действующая высота антенны h_>Д

Связь между геометрической и действующей высотой вертикального вибратора при la <<λ: h_>д=l_>а /2. Действующая высота четвертьволнового вибратора h_>д = λ/2π. Эти значения получены путем интегрирования косинусоидальной функции распределения тока штыревой антенны по ее физической высоте.