|
摘要：場強是電場強度的簡稱，它是天線在空間某點處感應電信號的大小，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最大感應信號，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。
電場強度測量示意圖（1）
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）
現舉實例具體說明：設測試頻率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。
將上列數據代入（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
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，按頻段給出技術指標和天線系數。目前國內無線領域常用的南韓生產的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，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別的�？墒窃谝恍﹫龊铣１换煜�，特別是在我國有線電視行業范圍內，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。世界上最早的有線電視場強儀是日本利達公司生產的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行業內提出應該稱作電平表，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。關于有線電視范圍內“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，再則是天線的工作頻率范圍有關，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。故在實踐中，這種天線稱之為測試天線，它有嚴格技術指標，如頻率范圍，天線增益以及阻抗、駐波比、前后比等等。為適應它的頻率范圍其形狀大有區別，有鞭壯天線，半波振子天線，對數周期天線，環行天線等。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。隨著電子技術和電子測量技術的發展，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，它可以將天線系數存在機內，使用時直接顯示場強數值μV/m。如安捷倫公司、安立公司頻譜儀大都有天線系數存儲功能。
就日本安立公司而言，80年代生產的場強儀ML518、HM650、MH649銷量較大，中國也買不少，80年代末生產的ML521/214系列的場強儀銷量顯著下降，因為它與此同時生產了頻譜分析儀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。目前就我國產的場強儀來說也很少生產，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的，那么可以直接顯示μV/m單位場強。如果不可存天線系數頻譜儀，則需要按前述的式（2）代入天線系數進行計算。如果用沒有天線系數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，它取得的結果應是μV/m為單位，而由于電子技術和電子測量技術的發展單一功能的場強儀已很少，最常使用頻譜分析儀，較嚴格的測量時還應選擇測試用天線。
|
