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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Medidor de intensidad de campo. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / radiocomunicaciones civiles Al configurar equipos y antenas para una estación de radioaficionado, a menudo es necesario medir el nivel de radiación electromagnética en el rango de radiofrecuencia. Los radioaficionados rara vez disponen de equipos profesionales para tales mediciones, pero es posible estimar la intensidad del campo eléctrico creado por una estación de radio con una precisión aceptable utilizando dispositivos caseros simples. Recientemente, se ha prestado mucha atención a las medidas para limitar el impacto de la radiación electromagnética en los humanos. Estas cuestiones están reguladas por normas sanitarias, reglamentos y normas de higiene federales [ver, por ejemplo, 1]. En nuestro país, los niveles máximos permitidos de intensidad de campo eléctrico para locales residenciales son 10 V/m (para la banda de frecuencia 3...30 MHz) y 3 V/m (30...300 MHz). Varios países europeos tienen normas similares para los niveles de intensidad de campo eléctrico. Si, por cierto, no se exceden, entonces la administración de comunicaciones del país no acepta reclamaciones contra la estación de radio transmisora por interferencia con otros dispositivos electrónicos (por ejemplo, equipos de audio). En particular, para la banda de frecuencia 30...300 MHz este nivel también se establece en 3 V/m [2]. En otras palabras, si la intensidad del campo eléctrico creado por un dispositivo de transmisión de radio se considera segura para los humanos, entonces los equipos domésticos radioelectrónicos también deben "tolerar" este nivel. Lo anterior implica que el propietario de una estación de radioaficionado debe estar preparado para situaciones controvertidas y poder evaluar al menos de forma aproximada los niveles de intensidad del campo eléctrico que crea su estación de radio en locales residenciales. En las bandas VHF, estos niveles se pueden medir utilizando un dipolo convencional de media onda. Como es sabido, la tensión U inducida en la antena es igual a su altura efectiva multiplicada por la intensidad del campo eléctrico de la onda electromagnética. Para un dipolo de media onda, la altura efectiva es λ/π donde λ es la longitud de onda [3]. En la banda amateur VHF de 2 metros con una intensidad de campo de 1 V/m, la tensión U será de 0,66 V para un dipolo sin carga y de 0,33 V cuando esté cargado con una resistencia con una resistencia igual a la resistencia de entrada del dipolo (73 ohmios). Estos voltajes se pueden registrar con un voltímetro de alta frecuencia convencional con detector de diodos. El medidor es simple y no contiene fuente de energía. Si un voltímetro de alta frecuencia conectado a un dipolo cargado registra un voltaje de 1 V (valor eficaz), entonces la desviación de la aguja del medidor al fondo de escala corresponderá exactamente a una intensidad de campo eléctrico de 3 V/m. Un indicador de "fuera de escala" del dispositivo indicará que en este punto se ha excedido el valor de campo máximo permitido En la figura se muestra el diagrama de un medidor de intensidad de campo eléctrico para un alcance de 2 metros. Las mitades del dipolo están hechas de alambre de cobre con un diámetro de 2...3 mm. Las dimensiones de la figura se dan en cm Los elementos del voltímetro de alta frecuencia se colocan sobre una pequeña placa de material aislante, a la que se unen las mitades del dipolo. El voltímetro de alta frecuencia utiliza un diodo de germanio, ya que los diodos de silicio no son adecuados para medir tensiones de RF bajas. Además del diodo GD508A indicado en el diagrama, aquí puede utilizar GD507A y D311. Para diodos de germanio de otros tipos (entre los comunes), la eficiencia de detección en frecuencias superiores a 30 MHz se reduce notablemente. Los valores de las resistencias R1 y R2 se dan para un cabezal de medición con una corriente de desviación total de 100 μA y una resistencia de marco de 2,85 kOhm (M4247).
Si un radioaficionado tiene la oportunidad de calibrar un voltímetro de alta frecuencia (establezca el límite de medición superior seleccionando las resistencias R1 y R2, y también elimine la dependencia de las lecturas del voltímetro del voltaje de RF aplicado), luego de completar este procedimiento, Finaliza la fabricación del medidor de campo. La calibración se puede realizar utilizando un voltímetro VK7-9 o dispositivos similares. Al seleccionar resistencias, es útil observar la condición R1 = R2 para una mejor simetría de la antena. De las características de diseño del dispositivo, cabe destacar solo una. Para reducir la influencia en las medidas del cuerpo del operador, y especialmente de sus manos, se debe fijar un pequeño “mástil” (no menos de 0,5 m) a la antena con el indicador y toda la estructura debe mantenerse con el brazo extendido. Si el radioaficionado no tiene la oportunidad de calibrar el voltímetro de RF del medidor de intensidad de campo, puede utilizar el método que se indica a continuación. La resistencia total de las resistencias R1 y R2 se elige de manera que el voltímetro de CC (estas resistencias y el microamperímetro) tenga un límite de medición de voltaje de 1 V. Su resistencia (en kOhm) se puede calcular a partir de la relación R1 = R2 = (1/iR)/2, donde i es la corriente de desviación total del dispositivo PA1, mA; R es su resistencia interna, kOhm. En este caso, el voltímetro HF también tendrá un límite de medida cercano a 1 V (valor efectivo), con un error no superior al 20%, independientemente de los diodos utilizados en el voltímetro (de entre los mencionados anteriormente), y el La escala de un voltímetro de alta frecuencia de este tipo será de naturaleza de ley de potencia con un grado de indicador n ~ 1,25. Puedes leer más sobre esto en [4]. Para un microamperímetro con una corriente de desviación total de 100 μA, la correspondencia de las lecturas del dispositivo N y los valores verdaderos del voltaje de RF U (valor efectivo) se dan en la tabla. Para microamperímetros con otros valores de corriente de desviación total, el exponente n cambia (pero no mucho, ver [4])
El error al medir la tensión de alta frecuencia con un voltímetro de alta frecuencia (y, en consecuencia, la intensidad del campo eléctrico creado por el transmisor) no excederá el 30%, independientemente del tipo de diodo utilizado. La precisión es baja, pero suficiente para realizar estimaciones aproximadas de la situación electromagnética. La estructura del campo electromagnético en las viviendas puede ser muy heterogénea debido a los reflejos de las ondas de radio en las estructuras metálicas y el cableado eléctrico. Por este motivo se debe acercar el indicador al punto de medición, logrando lecturas máximas, y también se debe variar su polarización. Es imposible hacer un medidor de campo resonante similar para frecuencias más bajas debido a la gran longitud del dipolo, pero para estimaciones en los rangos KB, puede usar el descrito anteriormente, usándolo como un dipolo de Hertz (muy corto en comparación con el longitud de onda). La altura efectiva de un dipolo de Hertz descargado es l/2, donde I es la longitud total del dipolo (en nuestro caso, aproximadamente 1 m). Por lo tanto, por ejemplo, en el rango de 20 metros con una intensidad de campo eléctrico de 10 V/m, el voltaje inducido será de aproximadamente 5 V. Sin embargo, la resistencia de entrada del dipolo de Hertz es de naturaleza capacitiva y grande en valor absoluto. La resistencia R3 forma un divisor con esta resistencia, lo que reduce significativamente el voltaje en el detector. Se puede calcular usando datos de [3] o usando el programa MMANA, pero aún es mejor calibrar el medidor experimentalmente en cada uno de los rangos utilizados. La resistencia de la resistencia R3 en este caso puede ser significativamente mayor. Literatura
Autor: Boris Stepanov (RU3AX), Moscú
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