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[ 2009-8-17 ]  [轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)源:就是要儀器網(wǎng) m.mrboha.com]

 

場(chǎng)強(qiáng)儀故名思意是測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)的儀器。場(chǎng)強(qiáng)儀的量值是μV/m作單位,它里面有一個(gè)長(zhǎng)度單位m。從原理上來(lái)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(chǎng)強(qiáng)儀所量度的電壓(或叫電勢(shì))是天線在空中某一點(diǎn)感應(yīng)的電壓。嚴(yán)格來(lái)說,場(chǎng)強(qiáng)儀是由電平表和天線組成。

場(chǎng)強(qiáng)是電場(chǎng)強(qiáng)度的簡(jiǎn)稱,它是天線在空間某點(diǎn)處感應(yīng)電信號(hào)的大小,以表征該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。其單位是微伏/米(μv/m),為方便起見,也有用dBμv/m(0dB=1μv)。
一、場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量
    場(chǎng)強(qiáng)的測(cè)量如圖所示。當(dāng)天線在空中與被測(cè)信號(hào)極化方向相同時(shí)取得最大感應(yīng)信號(hào),一般可用射頻(RF)的有效值型電平表(電壓表)來(lái)測(cè)量。
    當(dāng)線路匹配良好時(shí),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(chǎng)強(qiáng)度(dBμV/m);
Ga為接收天線增益(dB)。如果采用半波長(zhǎng)偶極天線時(shí)Ga=0dB;
le為接收天線有效長(zhǎng)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(chǎng)強(qiáng)度E(dBμV/m)則可從(1)式求出,即:
E =Er-Ga-20lgle+Lf+6---(2)
現(xiàn)舉實(shí)例具體說明:設(shè)測(cè)試頻率228.25MHz(λ=1.31m)
則20lgλ/π=20lg1.31/π≈-7.6dB;
接收天線為半波長(zhǎng)偶極天線,Ga=0dB;Lf選用衰減10dB/100m型電纜,實(shí)用長(zhǎng)度10m時(shí)衰減為1dB;儀表指示電平為15dBμV。
將上列數(shù)據(jù)代入(2)式時(shí),即得E =Er-Ga-20lgle+Lf+6
  =15-0-(-7.6)+1+6
  =15+7.6+1+6
  =29.6dBμV/m

眾所周知,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(shí)電平、電壓都是同一個(gè)物理量,因此,在很多場(chǎng)合這兩種單位在一個(gè)儀器中同時(shí)標(biāo)出,這從某種意義上來(lái)說,電壓表也是電平表,電平表也是電平壓表,只不過習(xí)慣上把它分開稱呼而已。

    就目前市面上的場(chǎng)強(qiáng)來(lái)看,它們也是將電平表的技術(shù)指標(biāo)與天線分開。如日本安立公司ML524場(chǎng)強(qiáng)儀主機(jī)就是按一個(gè)電平表給出技術(shù)指標(biāo),頻率范圍、靈敏度、電平測(cè)量范圍、電平測(cè)試精度,而天線MP534A、MP666A作為選件,按頻段給出技術(shù)指標(biāo)和天線系數(shù)。目前國(guó)內(nèi)無(wú)線領(lǐng)域常用的南韓生產(chǎn)的PTK3201場(chǎng)強(qiáng)儀,它也是按電平表給出指標(biāo),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(cè)量信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)大小,如果要測(cè)定dBμV/m 場(chǎng)強(qiáng),則要選配測(cè)量天線。
    由此可見,電平和場(chǎng)強(qiáng)、電平表和場(chǎng)強(qiáng)儀是有很大區(qū)別的。可是在一些場(chǎng)合常被混淆了,特別是在我國(guó)有線電視行業(yè)范圍內(nèi),有線電視信號(hào)是測(cè)量同步頭的電平來(lái)量度,以dBμV作單位,本應(yīng)該叫做電視信號(hào)電平表,或電平表,然而從中國(guó)搞公用天線開始,不知怎么都叫它做場(chǎng)強(qiáng)儀。世界上最早的有線電視場(chǎng)強(qiáng)儀是日本利達(dá)公司生產(chǎn)的LFC944,利達(dá)原文是電視信號(hào)電平表,從那時(shí)起很多人把它稱作場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)儀,甚至外國(guó)人在中國(guó)交流時(shí)也只好認(rèn)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(chǎng)強(qiáng)儀,筆者已將它分類為電視場(chǎng)強(qiáng)儀、電視頻譜圖像場(chǎng)強(qiáng)儀、CATV分析儀、頻譜分析儀已得到同行和專家們認(rèn)可,這里不詳述。

三、頻譜分析儀與場(chǎng)強(qiáng)儀
   就場(chǎng)強(qiáng)儀來(lái)說,它與天線關(guān)系非常密切,如果要求一定的測(cè)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),這是最起碼的要求,因此不能說隨便找一根天線接在電平表上就行了。故在實(shí)踐中,這種天線稱之為測(cè)試天線,它有嚴(yán)格技術(shù)指標(biāo),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(duì)數(shù)周期天線,環(huán)行天線等。要求高的測(cè)試天線,價(jià)格也相當(dāng)高,如日本安立的測(cè)試天線大概是主機(jī)的1/4。
    以前場(chǎng)強(qiáng)儀總是將天線配套供給,即是說一臺(tái)場(chǎng)強(qiáng)儀必然是主機(jī)(電平表)配天線。隨著電子技術(shù)和電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展,特別是20世紀(jì)80年代以來(lái),頻譜分析儀大量使用,單一的場(chǎng)強(qiáng)儀就越來(lái)越少了,甚至單一的電平表也都越來(lái)越少了(除非專業(yè)性很強(qiáng)的用途),因?yàn)樗墓δ芸梢杂妙l譜儀代理替。從原理上來(lái)說頻譜儀、電平表、場(chǎng)強(qiáng)儀(主機(jī))基本原理方框是一樣的。頻譜儀本身就是測(cè)量頻譜范圍內(nèi)的信號(hào)電平,如果用“零跨導(dǎo)”則就是一個(gè)選頻電平表。如果加上標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試天線在頻譜儀上不就是可測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)了嗎!比較好的頻譜儀,它可以將天線系數(shù)存在機(jī)內(nèi),使用時(shí)直接顯示場(chǎng)強(qiáng)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(chǔ)功能。
    就日本安立公司而言,80年代生產(chǎn)的場(chǎng)強(qiáng)儀ML518、HM650、MH649銷量較大,中國(guó)也買不少,80年代末生產(chǎn)的ML521/214系列的場(chǎng)強(qiáng)儀銷量顯著下降,因?yàn)樗c此同時(shí)生產(chǎn)了頻譜分析儀MS610、MS2601等,而場(chǎng)強(qiáng)儀、頻譜儀都可用同樣的天線MP534、MP651、MP663等測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)。它們指標(biāo)差不多,價(jià)格也差不多。用戶當(dāng)然選用功能強(qiáng)大的頻譜儀。目前就我國(guó)產(chǎn)的場(chǎng)強(qiáng)儀來(lái)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(cè)試天線可以測(cè)量場(chǎng)強(qiáng),當(dāng)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(chǎng)強(qiáng)。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(jìn)行計(jì)算。如果用沒有天線系數(shù)的一般接收信號(hào)用的天線,那么只能在空間測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)弱,而不能得出場(chǎng)強(qiáng)μV/m量值,即只能作定性測(cè)試分析,不可作定量測(cè)試分析。
   綜合上述,在場(chǎng)強(qiáng)測(cè)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(cè)量技術(shù)的發(fā)展單一功能的場(chǎng)強(qiáng)儀已很少,最常使用頻譜分析儀,較嚴(yán)格的測(cè)量時(shí)還應(yīng)選擇測(cè)試用天線。



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