מדידת רגישות של מקלטי רדיו עם אנטנה מגנטית. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

מדידת רגישות של מקלטי רדיו עם אנטנה מגנטית. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / קליטת רדיו

אנטנות מגנטיות נמצאות בשימוש נרחב במקלטי רדיו לקליטת אותות ברצועות LW, MW ולעתים רחוקות יותר, KB. כדי למדוד את הרגישות במיקום האנטנה של הרדיו באמצעות טכניקה ידועה צור שדה אלקטרומגנטי בעוצמה ידועה. המאמר מנתח טכניקה זו ומספק המלצות לשיפורה.

הרגישות של מקלט רדיו היא ערך כזה של אות הכניסה שבו נוצר יחס אות לרעש מסוים במוצא שלו. בעת מדידת רגישות מתח, כניסת מקלט הרדיו מחוברת למחולל האותות דרך המקבילה של האנטנה - מעגל חשמלי המדמה פרמטרים של אנטנה חיצונית. עבור מקלטי רדיו עם אנטנה מגנטית, מדידות רגישות שדה מתבצעות, אך מעט מאוד תשומת לב מוקדשת לנושא זה בספרות הטכנית. בדרך כלל, הכל מסתכם בהתייחסות לשיטות ידועות לכאורה [1-3], שעיקרן הוא יצירת עוצמת שדה מגנטי נתונה באמצעות לולאה נושאת זרם המחוברת למחולל מדידה. על ידי שינוי אות המחולל, תוך התחשבות במקדם המרת המסגרת, נמצא עוצמת השדה שבה לאות הפלט של מקלט הרדיו יש את הפרמטרים הנדרשים.

היכרות עם המקורות [1-3] הראתה כי הכוונה לאותה טכניקה, בה מסגרת בצורת ריבוע בסיבוב אחד עם דופן של 380 מ"מ, עשויה צינור נחושת בקוטר 3...5 מ"מ, משמש. הוא מחובר ישירות לפלט של מחולל האותות דרך נגד 80 אוהם. אמצע האנטנה המגנטית של מקלט הרדיו ממוקם במרחק של 1 מ' ממרכז המסגרת כך שציר האנטנה מאונך למישור המסגרת. במקרה זה, עוצמת השדה (mV/m) במיקום האנטנה המגנטית שווה מספרית למתח המוצא של מחולל האותות (mV).

היישום של טכניקה זו עם שימוש במחוללי אותות RF מודרניים הוביל לתוצאות מדכאות - הרגישות הנמדדת של מקלטי רדיו התבררה כעשרת פי עשרה מהצפוי. מחקר מפורט יותר של מצב זה הראה כי טכניקה זו פותחה עבור המקרה של שימוש במחולל GSS-6, שבו, כאשר המנחת החיצוני כבוי, אות המוצא גדול פי עשרה מהקריאות של המנחת שלו (ה למחלש חיצוני יש מקדמי שידור של 10, 1 ו-0,1). כתוצאה מכך, המתח על המסגרת גבוה פי עשרה, ומקדם ההמרה הכולל של אות המחולל לשדה האלקטרומגנטי שווה ל-1 בשל העובדה שמקדם ההמרה של מסגרת המדידה הוא 0,1. בנוסף, עכבת המוצא של מחולל GSS-6 במצב זה היא 80 אוהם, מה שמסביר את ההתנגדות של הנגד הנוסף. אבל למחוללי אותות RF מודרניים יש בדרך כלל עכבת מוצא של 50 אוהם. כל זה הניע אותנו להתאים את השיטה הידועה לבדיקת רגישות מקלטים עם אנטנה מגנטית.

מדידת רגישות של מקלטי רדיו עם אנטנה מגנטית

נתחיל עם המסגרת המגנטית עצמה. מה שנקרא מסגרת סטנדרטית מורכבת מסליל אחד בצורת ריבוע עם צד של 380 מ"מ ומשמשת בטווח התדרים של 0,15 ... 1,6 מגה-הרץ. ברור שמידותיו קטנות בהרבה מאורך הגל של הקרינה, והמרחק מהמסגרת לאנטנה המגנטית גדול ממידותיה, לכן, בתחום תדרי הפעולה, מדובר ברדיאטור מגנטי אלמנטרי.

ניתוח השדה של פולט מגנטי אלמנטרי [4] מראה שבמרחקים r<λ, השדה המגנטי קיים בכל הכיוונים מהפולט. שני כיוונים מעניינים (מוצג באיור). הראשון מאונך למישור המסגרת, בעוד שציר האנטנה המגנטית צריך להיות מכוון למרכז המסגרת. תיאורטית, כיוון זה באזור הרחוק מתאים למינימום של דפוס הקרינה. השני נמצא במישור המסגרת, בעוד שציר האנטנה המגנטית מאונך אליו. באזור הרחוק, כיוון זה מתאים לדפוס הקרינה המקסימלי של הפולט.

באמצעות הביטויים לעוצמת השדה המגנטי בכיוונים אלו [4] ומעבר מהמומנט המגנטי של הוויברטור למסגרת עם זרם [5], נקבל

כאשר H1 H2 היא עוצמת המרכיב המגנטי של השדה בנקודות 1 ו-2 (ראה איור), בהתאמה; S - שטח מסגרת, m2; I - זרם במסגרת, A; d הוא המרחק בין מרכזי המסגרת לבין האנטנה המגנטית, m; A, - אורך גל האות, מ.

ביטויים (1), (2) מאפשרים לחשב את עוצמת השדה המגנטי בכל מרחק מהמסגרת בשני כיוונים. ניתן להראות שבמרחקים קטנים {λ/2π) הם עולים בקנה אחד עם הביטויים לשדה המגנטי של הלולאה עם זרם ישר. אבל עוצמת השדה האלקטרומגנטי נמדדת בדרך כלל לפי עוצמת הרכיב החשמלי שלו. בשדה האלקטרומגנטי שנוצר, קיים קשר קפדני בין עוצמת הרכיבים החשמליים והמגנטיים. כדי למצוא את עוצמת הרכיב החשמלי של השדה, התואם את הרכיב המגנטי הידוע, יש צורך להכפיל את הביטויים (12) בהתנגדות הגלים של המדיום, השווה ל-120π עבור אוויר. אם ניקח בחשבון את העובדה שבמרחקים קטנים 2πr<<λ ביטויים אלה עוברים טרנספורמציה:

כאשר E1,E2 הם עוצמת השדה האלקטרומגנטי בנקודות 1 ו-2 (ראה איור), בהתאמה.

הביטויים שהתקבלו מראים שעוצמת השדה האלקטרומגנטי ליד הלולאה עם הזרם תלויה בשטח שלו, בערך הזרם, ביחס הפוך לקוביית המרחק ואינה תלויה באורך הגל. במקרה זה, עוצמת השדה בכיוון הראשון גדולה פי שניים מאשר בכיוון השני. זה, במיוחד, מסביר את העובדה שבגלאי מתכות, ברוב המקרים, נעשה שימוש במיקום הסליל, המקביל למשטח הנבדק.

באמצעות ביטויים (3), (4), ניתן לחשב את עוצמת השדה עבור מסגרת בכל גודל מקובל עם זרם ומרחק ידועים. עם זאת, נוח יותר לקשר את עוצמת השדה לאות המוצא של מחולל האותות שאליו מחוברת הלולאה. כדי להגדיר את הזרם, נגד נוסף מחובר בסדרה איתו. בדרך כלל, התגובה האינדוקטיבית של הלולאה היא זניחה וניתן להתעלם ממנה. במקרה זה, הזרם בלולאה מבלי לקחת בחשבון את ההתנגדות האינדוקטיבית שלו שווה ל

כאשר U הוא מתח המוצא (לפי קריאות המחליש שלו) של הגנרטור, V; Rr - התנגדות פלט גנרטור, אוהם; Rd היא ההתנגדות של הנגד הנוסף, Ohm.

כתוצאה מכך, הביטויים

כאשר K1 K2 הוא מקדם ההמרה של מתח האות המחולל לחוזק השדה האלקטרומגנטי במיקום האנטנה המקבלת בנקודות 1 ו-2 (ראה איור), בהתאמה.

ביטויים (5), (6) מאפשרים לחשב את מקדם ההמרה של אות המוצא של הגנרטור לערך עוצמת השדה האלקטרומגנטי, או לקבוע את שטח המסגרת או המרחק אליה למשך ערך נתון של מקדם ההמרה. בהתאם להם, בטכניקה ידועה, מקדם ההמרה למסגרת מרובעת עם דופן 380 מ"מ, גנרטור עם התנגדות יציאה של 80 אוהם ונגד נוסף בעל התנגדות זהה נותן ערך של 0,108 ב- מרחק של 1 מ' ברור שבטכניקה זו, המסגרת חושבה עבור מקדם ההמרה 0,1. שגיאה קטנה, ככל הנראה, נגרמת מעיגול גדלי המסגרת כלפי מעלה ואינה משמעותית למדידת רגישות.

עבור מחוללי אותות מודרניים עם עכבת מוצא של 50 אוהם עם מסגרת כזו עם נגד נוסף של 80 אוהם, מקדם ההמרה K1 = 0,133, ועם נגד נוסף של 51 אוהם K1 = 0,172, וזה לא נוח לשימוש מעשי.

ניתן לקבוע את מידות המסגרת (השטח שלה) עם מקדם המרה K, = 1 מביטוי (5). עבור r \u1d 50 m, Rr \u51d 0,84 Ohm, Rd \u2d 0,917 Ohm, השטח צריך להיות 1,035 m4. זה מתאים למסגרת מרובעת עם צד של כ-4,5 מ' או מסגרת עגולה בקוטר של 1 מ' אבל השראות שלה, בהתאם לקוטר החוט בשימוש, תהיה XNUMX ... XNUMX מ"ש, מה שיוביל להרגשה ניכרת. תלות של הזרם בפריים בתדר האות בתדרים מעל XNUMX מגה-הרץ. בנוסף, ממדים כאלה תואמים את המרחק לאנטנה, שבגללם הנוסחאות המתקבלות עבור רדיאטור מגנטי אלמנטרי הופכות לבלתי ישימות.

נוח יותר להשתמש במקדם ההמרה K1 = 0,1, שיאפשר שימוש במסגרת קטנה יחסית בשטח של 0,085 מ"ר - זה מתאים למסגרת מרובעת עם דופן של 2 מ"מ או מסגרת עגולה בקוטר של 291 מ"מ. עם קוטר מוליך של 328 מ"מ, השראות שלו היא כ-3 mH. עבור לולאות כאלה, עם נגד נוסף של 1 אוהם, אות המוצא של הגנרטור, השווה ל-51 mV, יתאים לעוצמת שדה של 15 mV/m במרחק של 1,5 m.

התחשבות בהשפעת השראות הלולאה מראה שניתן להשתמש בה כדי למדוד את הרגישות של מקלטי רדיו עם אנטנה מגנטית עד לתדר של 8 מגה-הרץ, שבה עוצמת השדה תפחת בכ-9%.

בתדרים גבוהים יותר, ניתן להשתמש במסגרת בשטח של 84,17 סמ"ר (המתאים לריבוע עם צלע 2 מ"מ או עיגול בקוטר 92 מ"מ), עשויה מצינור נחושת או חוט בקוטר. של 104 מ"מ. עם מסגרת כזו ונגד 3 אוהם נוסף, מקדם ההמרה יהיה K, = 51, כך שיצירת שדה של 0,01 mV/m במרחק של 1,5 מ' ידרוש תפוקת גנרטור של 1 mV. ניתן לבצע מדידות רגישות עד לתדר של 150 מגה-הרץ, שבו עוצמת השדה תפחת בכ-30%. אותה מסגרת תספק מקדם המרה K, = 8 במרחק של 0,1 מ"מ, אולם במקרה זה יידרש דיוק גבוה בקביעת המרחק בין המסגרת לאנטנה.

הדיוק של הגדרת המרחק הזה משפיע על שגיאת המדידה. אז, במרחק של 1 מ', שגיאה של ±3,33 ס"מ מובילה לשגיאת מדידה של ±10%. במרחק של 465 מ"מ, אותה טעות מדידה תהיה עם דיוק התקנה של ± 1,55 ס"מ.

מסגרות עגולות ומרובעות שוות ערך, ניתן להשתמש גם במסגרות בעלות צורה אחרת כמו למשל משולשת, חשוב שהשטח שלהן יהיה שווה בדיוק לזו הנדרשת. לכן, מנקודת מבט קונסטרוקטיבית, נוח יותר להשתמש במסגרת מרובעת, שכן במקרה זה קל יותר להשיג שטח נתון.

כל הדוגמאות לעיל תקפות למקרה שבו ציר האנטנה המגנטית ממוקם בניצב למישור המסגרת, נמשך דרך מרכזה (מיקום 1, ראה איור). אבל ניתן להשתמש בכיוון אחר למדידת הרגישות (עמדה 2). בהתאם לביטוי (6), במצב זה, מקדם ההמרה יקטן בדיוק בגורם של שניים. לכן, כדי ליצור את עוצמת השדה הנדרשת, ceteris paribus, יש צורך להכפיל את אות המחולל או להקטין את המרחק למרכז המסגרת ב פִּי. אבל מרחק של פחות מ-0,5 מ' אינו מומלץ, שכן התלות הקובית מגדילה מאוד את שגיאת המדידה מאי הדיוק של הגדרת המרחק לאנטנה. בנוסף, כאשר המרחק למסגרת הופך להיות תואם לממדים שלה, הביטויים לעיל נותנים ערך מוערך יתר על המידה של עוצמת השדה האלקטרומגנטי, שכן הפולט אינו יכול להיחשב עוד כנקודה.

עם זאת, המיקום השני יכול להיות נוח מנקודת המבט של הקומפקטיות של מקום העבודה, שכן ניתן למקם את המסגרת, למשל, מעל שולחן העבודה. אבל בכל המקרים, חשוב שלא יהיו חפצי מתכת גדולים באזור המדידה שיכולים לעוות באופן ניכר את השדה.

ספרות

לויטין ע"א, לויטין ל"ה מקלטי שידור. מַדרִיך. - מ.: אנרגיה, 1967, עמ'. 347.
Belov N.F., Dryzgo E.V. מדריך למכשירי רדיו טרנזיסטור. - מ.: סוב. רדיו, 1973, חלק 2, עמ'. 663-691.
ברודסקי M.A. מדריך למכניקת רדיו. - מינסק: גבוה יותר. בית ספר, 1974, עמ'. 115.
Aizenberg G. 3., Yampolsky V. G., Tereshin O. N. VHF אנטנות, חלק 1. - M .: Svyaz, 1977, p. 86.
Markov G.T., Sazonov D.M. אנטנות. - מ.: אנרגיה, 1975, עמ'. 34, נוסחה (1-52).

מחבר: ד' אלחימוב, סמולנסק; פרסום: radioradar.net

ראה מאמרים אחרים סעיף קליטת רדיו.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

דרך חדשה לשלוט ולתפעל אותות אופטיים 05.05.2024

עולם המדע והטכנולוגיה המודרני מתפתח במהירות, ובכל יום מופיעות שיטות וטכנולוגיות חדשות שפותחות בפנינו אפשרויות חדשות בתחומים שונים. חידוש אחד כזה הוא פיתוח של מדענים גרמנים של דרך חדשה לשלוט באותות אופטיים, שעלולה להוביל להתקדמות משמעותית בתחום הפוטוניקה. מחקרים אחרונים אפשרו למדענים גרמנים ליצור לוח גלים שניתן לכוונן בתוך מוליך גל סיליקה מאוחה. שיטה זו, המבוססת על שימוש בשכבת גביש נוזלי, מאפשרת לשנות ביעילות את הקיטוב של האור העובר דרך מוליך גל. פריצת דרך טכנולוגית זו פותחת אפשרויות חדשות לפיתוח התקנים פוטוניים קומפקטיים ויעילים המסוגלים לעבד כמויות גדולות של נתונים. הבקרה האלקטרו-אופטית של הקיטוב שמספקת השיטה החדשה יכולה לספק את הבסיס לסוג חדש של התקנים פוטוניים משולבים. זה פותח הזדמנויות גדולות עבור ... >>

מקלדת Primium Seneca 05.05.2024

מקלדות הן חלק בלתי נפרד מעבודת המחשב היומיומית שלנו. עם זאת, אחת הבעיות העיקריות שעמן מתמודדים המשתמשים היא רעש, במיוחד במקרה של דגמי פרימיום. אבל עם מקלדת Seneca החדשה של Norbauer & Co, זה עשוי להשתנות. Seneca היא לא רק מקלדת, היא תוצאה של חמש שנים של עבודת פיתוח ליצירת המכשיר האידיאלי. כל היבט של מקלדת זו, ממאפיינים אקוסטיים ועד מאפיינים מכניים, נשקל ומאוזן בקפידה. אחד המאפיינים המרכזיים של Seneca הוא המייצבים השקטים שלה, הפותרים את בעיית הרעש המשותפת למקלדות רבות. בנוסף, המקלדת תומכת ברוחב מקשים שונים, מה שהופך אותה לנוחה לכל משתמש. למרות ש-Seneca עדיין לא זמין לרכישה, הוא מתוכנן לצאת בסוף הקיץ. Seneca של Norbauer & Co מייצגת סטנדרטים חדשים בעיצוב מקלדת. שֶׁלָה ... >>

המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם נפתח 04.05.2024

חקר החלל והמסתורין שלו היא משימה שמושכת את תשומת לבם של אסטרונומים מכל העולם. באוויר הצח של ההרים הגבוהים, הרחק מזיהום האור בעיר, הכוכבים וכוכבי הלכת חושפים את סודותיהם בבהירות רבה יותר. עמוד חדש נפתח בהיסטוריה של האסטרונומיה עם פתיחתו של המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם - מצפה הכוכבים אטקמה של אוניברסיטת טוקיו. מצפה הכוכבים אטקמה, הממוקם בגובה של 5640 מטר מעל פני הים, פותח הזדמנויות חדשות עבור אסטרונומים בחקר החלל. אתר זה הפך למיקום הגבוה ביותר עבור טלסקופ קרקעי, ומספק לחוקרים כלי ייחודי לחקר גלי אינפרא אדום ביקום. למרות שהמיקום בגובה רב מספק שמיים בהירים יותר ופחות הפרעות מהאטמוספירה, בניית מצפה כוכבים על הר גבוה מציבה קשיים ואתגרים עצומים. עם זאת, למרות הקשיים, המצפה החדש פותח בפני אסטרונומים אפשרויות מחקר רחבות. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מכת חשמל נגד עשבים שוטים 23.10.2018

מדענים בריטים מציעים לעובדים חקלאיים להילחם בעשבים שוטים באמצעות זרם חשמלי.

הפיתוח של שיטה זו נעשה במסגרת הפרויקט החדשני RootWave. הרעיון ליישם אותו עלה כתוצאה מהדגמת אפשרויות השימוש במטפח ידני בפארקים ובגנים. בתורו, RootWave היא מערכת שניתן להתקין על טרקטור. תוך כדי תנועה, הוא שולח מטען של זרם הורג עשבים שוטים בגובה של יותר מחמישה סנטימטרים. ציוד הניקוי מופעל על ידי פיר ההמראה של הטרקטור.

בחברת הפיתוח חשבו על הצורך במערכת המתוארת לאחר שנאסר שימוש בחומרי הדברה במספר מדינות. לדוגמה, החקלאות הצרפתית והגרמנית נאלצת כעת להסתדר ללא שישים ושישה אחוזים מהחומרים שהוזכרו.

עד כה, הפרויקט זכה להכרה בתערוכת FoodBytes בלונדון וזכה בפרס בחירת השופטים. כעת נציגיה נמצאים בשלב של חיפוש משקיעים.

תחילת ההפצה ההמונית של RootWave מתוכננת לשנת 2020.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מפרט כוח כבל עבור כבלי HDMI

▪ וסת כוח Infineon IRPS5 5401 ערוצים

▪ מנורה על חיידקים ביולוגיים

▪ מדפסת תלת מימד לייצור מושבי ספורט

▪ גבישים נוזליים במהירות גבוהה במיוחד

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק באתר חשמל למתחילים. בחירת מאמרים

▪ מאמר אהבה כל הגילאים כנועים. ביטוי עממי

▪ מאמר איך לא להודות לדנים? תשובה מפורטת

▪ מאמר חזרת ים. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר מסה דבק אלסטי. מתכונים וטיפים פשוטים

▪ מאמר ספקי כוח לנגן MP3 ולקונסולת משחקים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר