場強是電場強度的簡稱,,它是天線在空間某點處感應(yīng)電信號的大小,以表征該點的電場強度,。其單位是微伏/米(μv/m),,為方便起見,也有用dBμv/m(0dB=1μv),。
一,、場強測量
場強的測量如圖所示,。當天線在空中與被測信號極化方向相同時取得zui大感應(yīng)信號,,一般可用射頻(RF)的有效值型電平表(電壓表)來測量。其測量原理如圖所示,。
當線路匹配良好時,,儀表讀取的電平值是儀表輸入端口(一般50Ω或75Ω)所取得的射頻電壓Er(dBμv)。Er可用下式表示
Er=E+Ga+20lgle-Lf-6 --- (1)
Er為儀表輸入口的讀取電平(dBμV),;
E為電場強度(dBμV/m),;
Ga為接收天線增益(dB),如果采用半波長偶極天線時Ga=0dB,;
le為接收天線有效長度(λ/π),;
Lf為接收饋線損耗(dB);
6為從終接值換算開放口的校正值(dB),。
而電場強度E(dBμV/m)則可從(1)式求出,,即:
E =Er-Ga-20lgle+Lf+6 --- (2)
現(xiàn)舉實例具體說明:設(shè)測試頻率228.25MHz(λ=1.31m)
則20lgλ/π=20lg1.31/π≈-7.6dB;
接收天線為半波長偶極天線,,Ga=0dB,;Lf選用衰減10dB/100m型電纜,實用長度10m時衰減為1dB,;儀表指示電平為15dBμV,。
將上列數(shù)據(jù)代入(2)式時,即得E =Er-Ga-20lgle+Lf+6
=15-0-(-7.6)+1+6
=15+7.6+1+6
=29.6dBμV/m
二,、場強儀
*,,電平表是以分貝(dB)作單位,,如dBμV、dBmV,、dBm,,而電壓表則是以伏特(V)作單位,如V,、mV,、μV、KV等,。其實電平,、電壓都是同一個物理量,因此,,在很多場合這兩種單位在一個儀器中同時標出,,這從某種意義上來說,電壓表也是電平表,,電平表也是電平壓表,,只不過習慣上把它分開稱呼而已。
場強儀故名思意是測量場強的儀器,。場強儀的量值是μV/m作單位,,它里面有一個長度單位m。從原理上來說,,電平表(或電壓表)它量度的電壓值是在儀表的輸入端口,,而場強儀所量度的電壓(或叫電勢)是天線在空中某一點感應(yīng)的電壓。嚴格來說,,場強儀是由電平表和天線組成,。
就目前市面上的場強來看,它們也是將電平表的技術(shù)指標與天線分開,。如日本安立公司ML524場強儀主機就是按一個電平表給出技術(shù)指標,,頻率范圍、靈敏度,、電平測量范圍,、電平測試精度,而天線MP534A,、MP666A作為選件,,按頻段給出技術(shù)指標和天線系數(shù)。目前國內(nèi)無線領(lǐng)域常用的南韓生產(chǎn)的PTK3201場強儀,,它也是按電平表給出指標,,頻率范圍0.1~2000MHz,靈敏度0.3mV等都是以儀器輸入端口給定,有一根鞭裝天線,,沒有天線系數(shù),,只能定性地測量信號場強大小,如果要測定dBμV/m 場強,,則要選配測量天線,。
由此可見,,電平和場強,、電平表和場強儀是有很大區(qū)別的??墒窃谝恍﹫龊铣1换煜?,特別是在我國有線電視行業(yè)范圍內(nèi),,有線電視信號是測量同步頭的電平來量度,以dBμV作單位,,本應(yīng)該叫做電視信號電平表,,或電平表,然而從中國搞公用天線開始,,不知怎么都叫它做場強儀,。世界上zui早的有線電視場強儀是日本利達公司生產(chǎn)的LFC944,利達原文是電視信號電平表,,從那時起很多人把它稱作場強儀,,筆者曾多次在CATV行業(yè)內(nèi)提出應(yīng)該稱作電平表,也許是稱呼人太多,,至今仍叫場強儀,,甚至外國人在中國交流時也只好認可這一稱呼,,那只有以誤就誤了,。關(guān)于有線電視范圍內(nèi)"誤稱"的場強儀,筆者已將它分類為電視場強儀,、電視頻譜圖像場強儀,、CATV分析儀、頻譜分析儀已得到同行和專家們認可,,這里不詳述,。
三、頻譜分析儀與場強儀
就場強儀來說,,它與天線關(guān)系非常密切,,如果要求一定的測量精度,那么從式(1)就知,,它直接與天線增益Ga有關(guān),,再則是天線的工作頻率范圍有關(guān),這是zui起碼的要求,因此不能說隨便找一根天線接在電平表上就行了,。故在實踐中,,這種天線稱之為測試天線,它有嚴格技術(shù)指標,,如頻率范圍,,天線增益以及阻抗、駐波比,、前后比等等,。為適應(yīng)它的頻率范圍其形狀大有區(qū)別,有鞭壯天線,,半波振子天線,,對數(shù)周期天線,環(huán)行天線等,。要求高的測試天線,,價格也相當高,如日本安立的測試天線大概是主機的1/4,。
以前場強儀總是將天線配套供給,,即是說一臺場強儀必然是主機(電平表)配天線。隨著電子技術(shù)和電子測量技術(shù)的發(fā)展,,特別是20世紀80年代以來,,頻譜分析儀大量使用,單一的場強儀就越來越少了,,甚至單一的電平表也都越來越少了(除非專業(yè)性很強的用途),,因為它的功能可以用頻譜儀代理替。從原理上來說頻譜儀,、電平表,、場強儀(主機)基本原理方框是一樣的。頻譜儀本身就是測量頻譜范圍內(nèi)的信號電平,,如果用"零跨導"則就是一個選頻電平表,。如果加上標準測試天線在頻譜儀上不就是可測量場強了嗎!比較好的頻譜儀,,它可以將天線系數(shù)存在機內(nèi),,使用時直接顯示場強數(shù)值μV/m。如安捷倫公司,、安立公司頻譜儀大都有天線系數(shù)存儲功能,。
就日本安立公司而言,80年代生產(chǎn)的場強儀ML518,、HM650,、MH649銷量較大,,中國也買不少,80年代末生產(chǎn)的ML521/214系列的場強儀銷量顯著下降,,因為它與此同時生產(chǎn)了頻譜分析儀MS610,、MS2601等,而場強儀,、頻譜儀都可用同樣的天線MP534,、MP651、MP663等測量場強,。它們指標差不多,,價格也差不多。用戶當然選用功能強大的頻譜儀,。目前就我國產(chǎn)的場強儀來說也很少生產(chǎn),,其主要原因也是由于頻譜儀代替。
用頻譜儀加上測試天線可以測量場強,,當頻譜儀可以存天線系數(shù)的,,那么可以直接顯示μV/m單位場強。如果不可存天線系數(shù)頻譜儀,,則需要按前述的式(2)代入天線系數(shù)進行計算,。如果用沒有天線系數(shù)的一般接收信號用的天線,那么只能在空間測量場強的強弱,,而不能得出場強μV/m量值,,即只能作定性測試分析,不可作定量測試分析,。
綜合上述,,在場強測量中,它取得的結(jié)果應(yīng)是μV/m為單位,,而由于電子技術(shù)和電子測量技術(shù)的發(fā)展單一功能的場強儀已很少,,zui常使用頻譜分析儀,較嚴格的測量時還應(yīng)選擇測試用天線,。
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