天线电场场强测量过程
2013-01-29 14:01阅读：
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=U
2/R=I
2*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。
E
R可用下式表示
E
R=E+Ga+20lgle-Lf-6---（1）
E
R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]
dBμ
v = 20 log [Signal (μ
V)/1μ
V]
dBμ
A = 20 log [Signal (μ
A)/1μ
A]
dBm = dBw + 30
dBμ
v = dBv + 120
dBμ
A = dBA + 120
dBm = dBμ
v - 107
* RF 系统阻抗为R=50Ω
dBm = dBμ
A – 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 = dBμ
V/M - 115.8
Ζo 是自由空间特性阻抗，等于 120π。
电场电压
V/M = 10{[(dBμ
V/M) -120]/20}
Electric Field Current
dBμ
A/M = dBμ
v/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{[(dBμ
A/M) -120]/20}
天线因子
AFdB = EdB - ErdB
这里:
AF = 天线因子dB/M
E = 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) dBμ
v/M = (Vo) dBμ
v + (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 = dBμ
A/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
|
