Ccunesy of Elec+ro-Mecliclncs Co

Рис. 3.7. Ферритовая стержневая антенна, диапазон частот 0,1 Гц -50 кГц

1 ъ 10 ъо

Чаотота,МП(

Рис. 3.8. Типовые значения антенного фактора вибраторной антенны

мерения восприимчивости к излучению используются рамки различной конфигурации.

Ферритовые стержни обладают большой магнитной проницаемостью. Они имеют значительно лучшие (т. е. меньшие) антенные факторы, чем у рамок эквивалентных разле-ров. Ферритовая антенна, показанная на рис. 3.7, является чувствительным элементом, используемым в магнитометре с переменной магнитной проницаемостью, предназначенном для измерения магнитного поля от очень низких частот (0,1 Гц) до 50 кГц. Она также используется для измерения излучаемых ЭМП в соответствии с требованиями НТД.

Другой вариант антенны - магнитный пробник. Он особенно хорош для определения эффективности экранирования при измерениях вокруг сочленений, мест сварки и внутри небольших объемов. Он позволяет определить место, где происходит утечка энергии магнитного поля.

3.2.3. Антенны для измерений электрического поля, диапазон 14 кГц-30 МГц

Описываемые далее два типа антенн (пассивная и активная) представляют собой вибраторы длиной 1 м, используемые для измерений электрического поля.

Пассивная вибраторная (стержневая) антенна является наиболее распространенным типом антенны для измерения излучаемых ЭМП на частотах 14 кГц-30 МГц. Она используется при измерениях в открытом пространстве или внутри экранированных помещений на частотах ниже 30 МГц (ближнее поле). Стержневой элемент обычно длиной 1 м (электрическая длина 0,5 м) имеет на своих входных зажимах эквивалентную емкость около 10 пФ. Такая антенна используется с дополнительной индуктивной катушкой, переключаемой от диапазона к диапазону для настройки в резонанс с емкостью стержня. Остаточное сопротивление эквивалентной цепи LC настроенного стержня составляет около 10 кОм на низких частотах. При согласовании сопротивления антенны с входным сопротивлением приемника (50 Ом) возникают значительные потери из-за деления напряжения. В результате ее эффективность значительно снижается, т. е. антенный фактор значительно увеличивается (рис. 3.8).

Используются также калиброванные пассивные антенны в виде стержня длиной 2 и 2,75 м. (Эти антенны указаны в старой НТД, относящейся к ЭМП). Другим вариантом пассивной антенны является пробник электрического поля малых размеров. Он ненастраиваемый, экранированный и некалибруемый. Это прекрасный индикатор для опреде-ния места утечки энергии электрического поля.

Попытка использовать стержневую антенну в качестве излучателя электромагнитной энергии при измерениях восприимчивости к ЭМП выявила ряд трудностей, а именно: 1) из-за низкой эффективности антенны требуется большая мощность для создания поля более 1 В/м; 2) удлинительные индуктивные элементы, которые используются для настройки антенны, из-за насыщения могут сгорать при токах, необходимых для излучения поля большой напряженности. Поэтому стержневая антенна не применяется для создания напряженности поля свыше 1 В/м.

Активная вибраторная антенна имеет большое выходное сопротивление, связанное с емкостью стержня, которое трансформируется в малое выходное сопротивление (например, 50 Ом), согласуемое с входным сопротивлением приемника. Во входных цепях активной антенны используются эмиттерные повторители или каскады на полевых транзисторах. Эти активные каскады с малым уровнем шума выполняют функции трансформаторов тока, в которых большое. сопротивление (несколько мегом) трансформируется

в выходное сопротивление 50 Ом. В результате эффективный антенный фактор активной антенны (рис. 3.9) в диапазоне 14 кГц-30 МГц составляет обычно около 6 дБ.

В качестве примера можно указать активный вибратор фирмы Research Associates, применимый для измерений в диапазоне 1 кГц-100 МГц. Это устройство, питаемое от батарей, вероятно, явится основой нового типа широкополосных антенн, позволяющих улучшить условия автоматизации измерений излучаемых ЭМП.

Однако к недостатку активной вибраторной антенны следует отнести относительно низкие значения измеряемой интенсивности поля, обычно характерные для экранированных помещений. Там, где интенсивность поля велика, что может встречаться при исследовании электромагнитной обстановки, антенное устройство может насыщаться. Это приводит к появлению гармоник, интермодуляции и другим нежелательным явлениям, обусловленным нелинейностью устройства. Поскольку активные вибраторные антенны являются широкополосными ненастраиваемыми устройствами, то при широкополосных сигналах они имеют небольшой динамический диапазон (обычно 20-25 дБ), тогда как при узкополосных сигналах динамический диапазон может со-стаЕллть 60 дБ и более.

Courtesy flf ElEctro-Meohanlos Co.

Courtesy of Fdlrehild flectig-rletrics Corp,

Рис. 3.9. Типичная активная вибраторная антенна, диапазон 14 кГц - 30 МГц

Рис. 3.10. Рамочная антенна для измерений магнитного поля в диапазоне 14 кГц - 30 МГц