無線電自學篇補充06

筆者按 : 此補充為2000年之初版 [無線電小常識] 的更新延續篇

(1) 業餘無線電中時常都會聽到一些有經驗的前輩在製作中用到 [場強表] 來作發射方面的調整。可是,所量度的場強到底是什麼的一回事 ? 另外場強的數值單位到底又是什麼呢 ?
   
 

原來仍有部份同好仍是知其然而不知其所以然。在此,就讓我們一起來淺談一下 !

場強 的定義是在電磁波行進時,某一地點的電磁波界面(wave front)上其中沿著電力場線同一平面上的兩點之間因感應而引發出的電壓。

實際環境中,如要準確地去量度場強的話,就是把一支一公尺長的金屬導體置放於電磁場中某一要量度場強的位置上,並把它放置於與發射天線同一極化狀態下,然後用電子電壓錶(Electronic Voltmeter)量度該金屬導體兩端因電磁場存在而所感應出的均方根電壓(Vrms),這就是場強了。

由於由此而感應出的電壓一般都非常微弱,故此我們一般都會用 millivolt 甚至 microvolt 來作顯示,於是場強的單位就是 mV per Meter (mV/m) 或者 uV per Meter (uV/m)。在無線電的作業上,由於場強也和功率一樣會因計算上和比較的需要而用上了 dB。所以,日常一般的場強單位就是 dBmV/m 或者 dBuV/m

   
(2) 當知道了場強的定義之後,能量場(power intensity)的量度及定義又如何呢 ?
   
 

在空間中電磁場的強度是與其發射源的距離成反比例的。換言之,假如在距發射源一公里的地方量度出場強是 100 uV/m 的話,那麼在兩公里處所量度到的場強就將會是50 uV/m了。而場強與能量場強之間的關係就即如一般的電壓與功率一樣可由歐姆定律計算出來。電磁波在空間中行進的阻抗大約是 377 ohms,故此如果某一點上的場強是 1 volt per meter的話,能量場強就是:

以上也就是政府的電訊部門與及科研人員用來計算某地點的高頻能量場是否達到危害人體健康水平而常見的一條方程式來了。

換句話說,只要在某點用一個準確的場強錶(即是可量度出 dBmV/m 這個單位)紀錄在該處的場強,然後用上述的方程式求得能量場強,再與已知能危害健康的數據作比較就可知一二了。

   
 
下面圖片為幾款業界常用的精確場強錶,左至右由手提式至專業級都有。
 
便攜式 由一位美國人自製的手提式 0-2060MHz 專業手提式連 Spectrum 座檯式 專業型場強分析儀
 

 

簡易數字場強錶

在明白了場強的定義後,也讓我們來一個小製作吧。

這裡為大家介紹的是一個簡單到只有四個元件的數字場強錶,它的靈敏度如果作為一個業餘玩家的玩具來講也算不錯,而和過往一般的動圈式錶頭的比較,它的表現也就優勝了很多。它的獨特之處是應用一個在鴨寮街有售而只是數十元的跳字萬用錶作顯示屏,相信HAM友當中有部份人已然擁有一個了。

應用時只需把跳字萬用錶撥去 DC Volts 最低檔 (一般是200mV DC)便可輕易獲得一個滿意的 FSD (Full Scale Deflection),轉換檔次更可作為靈敏度之調節用。用跳字萬用錶作顯示的靈敏度會優於傳統動圈錶頭的原因是:

  1. 它的內阻(internal impedance)非常高,大部份都達到 10M-Ohm/Volt. 這對於由檢波二極管出來的微弱 DC電流不會造成大的損失而引致讀數不準確,傳統的錶頭就沒有這個優勢了。
  2. 由於是數字顯示的關係,很細微的場強大小也能輕易分辨得到出來。
  3. 最後一點是傳統動圈錶頭無法可比的就是對強大與弱小訊號的劃一線性表現。它們在很弱訊號範圍裡的表現一向都是強差人意,而跳字錶則可保有全段線性表現的劃一標準。

線路中唯一要自製的元件就是 L1,用18號線在個四分一吋的磁捧芯繞 7 圈便可。如果不欲自製,可在鴨記的零件行買0.15至0.35uH感抗值的線圈代替。檢波二極管如果買不到0A91,則可用同級數的代用品,甚至1N60也無不可。

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