При налагоджуванні апаратури і антен аматорській радіостанції нерідко виникає необхідність виміряти рівень електромагнітного випромінювання радіочастотного діапазону. Професійна апаратура для подібних вимірювань рідко доступна радіоаматорам, але з прийнятною для практики точністю оцінити напруженість електричного поля, створюваного радіостанцією, вдається з допомогою нескладних саморобних приладів.
Останнім часом помітна увага приділяється заходам обмеження впливу електромагнітного випромінювання на людину. Ці питання регулюються федеральними санітарними правилами, нормами і гігієнічними нормативами [див., наприклад, 1]. У нашій країні для житлових приміщень встановлені гранично допустимі рівні напруженості електричного поля 10 В/м (для смуги частот3...30 МГц) і 3 В/м (30...300 МГц). У ряді європейських країн існують аналогічні норми на рівні напруженості електричного поля. Якщо вони, до речі, не перевищені, то претензії до передавальної радіостанції на перешкоди інших електронних пристроїв (наприклад, відеоапаратури) Адміністрації зв'язку країни не приймають. Зокрема, для смуги частот 30...300 МГц цей рівень встановлено теж 3 В/м [2]. Іншими словами, якщо напруженість електричного поля, що створюється радіо передавальних пристроєм, вважається безпечною для людини, то цей рівень зобов'язана "терпіти" і радіоелектронна побутова апаратура. Сказане передбачає, що власник аматорській радіостанції повинен бути готовий до спірних ситуацій і мати можливість хоча б грубо оцінювати рівні напруженості електричного поля, які створює в житлових приміщеннях його радіостанція.
В УКХ діапазонах виміряти ці рівні можна за допомогою звичайного полуволнового диполя. Як відомо, напруга U, наведену в антені, одно її чинної висоті, помноженій на напруженість електричного поля електромагнітної хвилі. Для полуволнового диполя діюча висота дорівнює λ/π де λ - довжина хвилі [3]. В любительському УКХ діапазоні 2 метри при напруженості поля 1 В/м напруга U буде 0,66 для ненавантаженого диполя і 0,33 при навантаженні резистором з опором, рівним вхідному опору диполя (73 Ом). Такі напруги можна реєструвати вже звичайним високочастотним вольтметром з діодним детектором.
Вимірювач виходить нескладним і не містить джерела живлення. Якщо високочастотний вольтметр, підключений до нагруженному диполю, реєструє напруга 1 В (ефективне значення), то відхилення стрілки вимірювального приладу на всю шкалу буде відповідати напруженості електричного поля 3 В/м. "Зашкалювання" індикатора приладу буде свідчити про те, що в даній точці гранично допустиме значення поля перевищено
Схема вимірювача напруженості електричного поля для діапазону 2 метри наведена на малюнку. Половинки диполя виготовлені з мідного дроту діаметром 2...3 мм Розміри на малюнку дано див. Елементи високочастотного вольтметра розміщують на невеликий платівці з ізоляційного матеріалу, до якої кріплять та половинки диполя. У високочастотному вольтметре застосований германієвий діод, оскільки кремнієві діоди не підходять для вимірювання малих ВЧ напруги. Крім зазначеного на схемі діода ГД508А, тут можна застосувати ГД507А і Д311. У германієвих діодів інших типів (з числа розповсюджених) ефективність детектування на частотах вище 30 МГц помітно знижується. Номінали резисторів R1 і R2 дані для вимірювальної головки з струмом повного відхилення 100 мкА і опором рамки 2,85 кОм (М4247).
Якщо у радіоаматора є можливість прокалібрувати високочастотний вольтметр (встановити верхню межу вимірювань підбором резисторів R1 і R2, а також зняти залежність показань вольтметра від прикладеної ВЧ напруги), то по завершенні цієї процедури виготовлення вимірювача напруженості поля закінчується. Калібрування можна провести, використовуючи вольт метр ВК7-9 або йому подібні прилади. При виборі резисторів корисно дотримуватися умова R1 = R2 для кращою симетрії антени.
З конструктивних особливостей приладу слід зазначити лише одну. Щоб зменшити вплив на вимірювання тіла оператора, і особливо його рук, до антени з індикатором треба прикріпити невелику "щоглу" (не коротше 0,5 м) і тримати всю конструкцію на витягнутій руці.
Якщо ж у радіоаматора немає можливості прокалібрувати ВЧ вольтметр вимірювача напруженості поля, то можна скористатися наведеною нижче методикою. Сумарний опір резисторів R1 і R2 вибирають таким, щоб вольтметр постійного струму (ці резистори і мікроамперметр) мав межа виміру напруги 1 Ст. Їх опір (кОм) можна розрахувати співвідношення
R1 = R2 = (1/i-R)/2,
де i - струм повного відхилення приладу РА1, мА; R - його внутрішнє опір, кОм. При цьому ВЧ вольтметр буде також мати межу вимірювання, близький до 1 В (ефективне значення), з похибкою не більше 20 % поза залежно від використовуваних у вольтметре діодів (з числа названих вище), а шкала такого ВЧ вольтметра буде носити степеневий характер з показником ступеня n ~ 1,25. Детальніше про це можна прочитати в [4]. Для мікроамперметра з струмом повного відхилення 100 мкА відповідність показань приладу N і істинних значень ВЧ напруги U (ефективне значення) наведено в таблиці. Для микроамперметров з іншими значеннями струму повного відхилення показник ступеня п змінюється (але не сильно, див. [4])
Похибка вимірювання ВЧ напруги таким ВЧ вольтметром (і, отже, напруженості електричного поля, створюваного передавачем) не буде перевищувати 30% незалежно від використовуваного примірника діода. Точність невисока, але для грубих оцінок електромагнітної обстановки цілком достатня.
Структура електромагнітного поля в житлових приміщеннях може бути досить неоднорідною через відбиття радіохвиль від металевих конструкцій і електропроводки. З цієї причини індикатор треба переміщати поблизу точки вимірювань, досягаючи максимуму його показань, а також варіювати його поляризацію.
На більш низькі частоти виготовити подібний резонансний вимірювач поля не можна з-за великої довжини диполя, але для оцінок KB діапазонах можна застосувати і описаний вище, використовуючи його як диполь Герца (дуже короткий у порівнянні з довжиною хвилі). Діюча висота ненавантаженого диполя Герца -l/2, де I - повна довжина диполя (в нашому випадку - близько 1 м). Тому, наприклад, у діапазоні 20 метрів при напруженості електричного поля 10 В/м наведене напруга буде близько 5 Ст. Проте вхідний опір диполя Герца має ємнісний характер і велике за абсолютною величиною. Резистор R3 утворює з цим опором дільник, значно зменшує напругу на детекторі. Воно піддається розрахунку, користуючись даними [3] або за допомогою програми MMANA, але все ж краще відкалібрувати вимірювач експериментально на кожному з використовуваних діапазонів. Опір резистора R3 в цьому випадку може бути значно більше.
Література
Автор: Борис Степанов (RU3AX), р. Москва