一、几个概念:
1、电平值,是可以用电流,电压,功率表征,分别以μA(dBμA),μV(dBμV)
mW(dBm)作为单位。
P=UI=U2/R=I2*R(一般R=50Ω)
dBμA=20log(μA)
dBμV=20log(μV)
dBm=10log(mW)
dBμA=73+dBm
dBμV=107+dBm
2、电场强度是空间某点处感应电信号的大小(是客观存在,不以测量仪器的不同而不同),以μV/m或(dBμV/m)作为单位。
3、磁场强度:是以μA/m或(dBμA/m)
电平和场强、电平表和场强仪(频谱分析仪)是有很大区别的。可是在一些场合常被混淆了。
二:测试设备:
频谱分析仪:
频谱仪本身就是测量频谱范围内的信号电平,即可以测得以μA(dBμA),μV(dBμV)和mW(dBm)为单位的电平值。如果加上标准测试天线,在频谱仪上就可测量场强!比较好的频谱仪,它可以将天线系数存在机内,使用时直接显示场强数值μV/m。如果不可存天线系数频谱仪,则需要按下面式(2)代入天线系数进行计算。
三、电平值与电场强度间的转化
电场强度测量示意图(1)
射频电压ER(dBμv):仪表(频谱仪)读取的电平值。当线路匹配良好时,仪表输入端口阻抗一般为50Ω或75Ω。
ER可用下式表示
ER=E+Ga+20lgle-Lf-6---(1)
ER为仪表输入口的读取电平(dBμV);
E为电场强度(dBμV/m);
Ga为接收天线增益(dB)。如果采用半波长偶极天线时Ga=0dB;
le为接收天线有效长度(λ/π);
Lf为接收馈线损耗(dB);
6为从终端接值换算为开放口的校正值(dB)。
而电场强度E(dBμV/m)则可从(1)式求出,即:
E =Er-Ga-20lgle+Lf+6---(2)
现举实例具体说明:设测试频率433.92MHz(λ=0.691m)
则20lgλ/π=20lg0.691/π≈-13.9dB;
接收天线为半波长偶极天线,Ga=0dB;Lf选用衰减10dB/100m型电缆,实用长度3m时衰减为0.3dB;仪表指示电平为15dBμV。
将上列数据代入(2)式时,即得
E =Er-Ga-20lgle+Lf+6
=15-0-(-13.9)+0.3+6=15+13.9+0.3+6=35.2dBμV/m
电磁兼容单位换算
dB = 10 log [P2/P1]
dB = 20 log [V1/V2]
dB = 20 log [I1/I2]
dBm = 10 log [Signal (mW)/1mW]
dBμv = 20 log [Signal(μV)/1μV]
dBμA = 20 log [Signal(μA)/1μA]
dBm = dBw + 30
dBμv = dBv + 120
dBμA = dBA + 120
dBm = dBμv - 107
* RF 系统阻抗为R=50Ω
dBm = dBμA – 73
功率密度
dBw/M2 = 10Log10[V/M- A/M]
dBm/M2 = dBw/M2 +30
常量 30 是1000 按下式换算后的对数值:
10Log10[1000] = 30
电场与功率密度
dBm/M2 = dBμV/M -115.8
Ζo 是自由空间特性阻抗,等于 120π。
电场电压
V/M = 10{[(dBμV/M)-120]/20}
Electric Field Current
dBμA/M = dBμv/M - 51.5
51.5 是自由空间特性阻抗120π的dΒ值: 20Log10[120π] = 51.5
A/M = 10{[(dBμA/M)-120]/20}
天线因子
AFdB = EdB -ErdB
这里:
AF = 天线因子dB/ME =电场强度dBμv/M Er= 天线输出电压dBμv
AF (对于50 Ω) = 20 log f (MHz) -G(dBi) - 29.78 dB. 这里 f 是频率,G 是天线全向增益(dBi).
(E) dBμv/M = (Vo) dBμv + (AF)dB/M
AF 是天线因子。 E是电场强度。 Vo 频谱仪的校准输出。
磁通量密度
dBpT = dBμA/M + 2.0
常量计算如下:
磁通密度 B(T)等于磁场强度H(A/m)除以磁导率μ(H/m)。
对于自由空间,μ0=4π×10-7H/m
将T 转换成 pT 将A/m 转换成mA/m,两边取对数,则:
240 - 120 + 20Log10[4π x 10 -7] = 2.0
1、电场强度E(dBµV/m)=频谱仪校准输出Er(dBµV)+天线因子AF(dB/m)
2、天线因子AF(dB/m):
①天线系数AF(v/M)=场强E(dbuv)/Er接收机 端电压(uv/m)
AF=E(dBuV/m)-Er(dBuv)
②有标准天线并知道其天线系数的天线因子计算为:
场强E(dBuV/m)=频谱仪电平Er(dBuV)+天线系数(K也称天线因子)
如:发射不变,标准天线接收,标准天线因子为K1,频谱仪电平为Er1
改用待测天线接收,频谱仪读数为Er2,求待测天线的天线因子K2?
∵场强E不为因为接收天线的不同而不同,
∴K2=E-Er2
E=Er1+K1
③天线因子AF=频谱仪电平Er(dBuV)-20log天线有效长度(入/3.14)+增益G(半波偶极子增益G=0)-同轴线损耗+6(6为从终接值换算开放口的校正值(dB)。)
④AF=9.73/
对数天线的天线因子与增益:
频率(MHz) | 天线因子(dB) | 增益(dB) |
80 | 3.79 | 4.49 |
85 | 3.77 | 5.04 |
90 | 4.06 | 5.24 |
95 | 4.36 | 5.41 |
100 | 4.53 | 5.69 |
110 | 5.9 | 5.05 |
120 | 6.23 | 5.57 |
130 | 6.86 | 5.64 |
140 | 7.28 | 5.86 |
150 | 7.58 | 6.16 |
160 | 8.53 | 5.77 |
170 | 8.83 | 6 |
180 | 9.25 | 6.08 |
190 | 10.21 | 5.59 |
200 | 10.32 | 5.92 |
220 | 11.09 | 5.98 |
240 | 12.38 | 5.44 |
260 | 12.17 | 6.35 |
280 | 12.87 | 6.29 |
300 | 13.34 | 6.42 |