DE3315210C2 - Nahfeldsonde zur Messung der drei magnetischen Komponenten einer elektromagnetischen Strahlung - Google Patents
Nahfeldsonde zur Messung der drei magnetischen Komponenten einer elektromagnetischen StrahlungInfo
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Abstract
Zur Messung der drei Komponenten des magnetischen Feldes und der Bildung des Summenvektors der gemessenen drei Komponenten wird eine Nahfeldsonde vorgeschlagen, welche ein würfelförmiges, metallisches Gehäuse aufweist, an dessen einer Außenfläche ein Träger für drei ringförmige, orthogonal zueinander orientierte Antennenelemente rechtwinklig angebracht ist. An der einen Ecke des Gehäuses ist in Richtung der betreffenden Raumdiagonale des Gehäuses ein elektrisch isolierter Haltegriff montiert. Im Inneren des Gehäuses ist eine Einrichtung zum Aufbereiten und Verarbeiten der Meßspannungen an den Fußpunkten der Antennenelemente angebracht, welche für jedes der drei Antennenelemente einen gesonderten Kanal zur HF-mäßigen Aufbereitung des betreffenden Meßsignals aufweist. Jeder Kanal umfaßt eine Antenneneingangsstufe, einen Bereichsteller, eine Trennstufe und eine Quadrierstufe. Letztere weist einen integrierten Mischerbaustein mit quadratischer Verstärkerkennlinie zur Bildung des Quadrates des eingangsseitigen Kanalsignals und zur HF-Gleichrichtung auf. Die Ausgangssignale der drei Kanäle werden addiert und verstärkt sowie anschließend einem Anzeigeinstrument zugeführt, welches zur Reduzierung des verstärkten Summensignals eine Skala mit quadratischer Teilung aufweist. Die Skala ist durch einen Ausschnitt in einer Gehäusewand ablesbar.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Nahfeldsondc gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Eine solche Nahfeldsonde ist zum wahlweisen Messen der drei Komponenten des elektrischen oder des
magnetischen Feldes sowie zur Bildung des Betrages des Summenvektors bekannt (NTG Tagungsband, Nov.
1982, Seiten 97 bis 108). Diese Nahfeldsonde verwendet
ein würfelförmiges, metallisches Gehäuse, an dessen Außenflächen jeweils ein Antennenelement rechtwinklig
angebracht ist. Jedes Antennenelement besteht aus einem abgeschirmten, ringförmigen Leiter, dessen Abschirmung
an einer Stelle durch einen Schlitz unterbrochen ist und an einer anderen Stelle wahlweise geerdet
werden kann. Im Falle der Erdung wirken der Leiter und die geschlitzte Abschirmung als Rahmenantenne zur
Messung der magnetischen Feldkomponenten. Bei fehlender Erdung stellt der ringförmige Leiter einen Dipol
zur Messung der elektrischen Feldkomponenten dar. Die Fußpunkte der Antennenelemente sind mit Thermoumformern
verbunden, welche das HF-Meßsignal der betreffenden Antennenelemente gleichrichten und
aufbereiten. Die aufbereiteten Meßsignale werden über ein Verbindungskabel einer in einem zweiten Gehäuse
untergebrachten Anzeigeeinrichtung zugeführt. Die Aufstellung der bekannten Meßsonde erfolgt auf einem
elektrisch isolierten Stativ, wobei sich das zweite Gehäuse mit der Anzeigeeinrichtung in einigen Metern
Entfernung befindet, wo eine Bedienperson die Skala
ίο der Anzeigeeinrichtung abliest.
Die bekannte Meßsonde läßt sich jedoch wegen der Unempfindlichkeit der Thermoumformer für kleinere
Eingangssignale nur in einem Meßbereich oberhalb etva 0,3 A/m verwenden. Infolge dieser Unempfindlichkeit
läßt sich der Übergangsbereich zwischen Nah- und Fernfeld nicht systematisch erfassen, was insbesondere
bei der Ermittlung der Abhängigkeit der Feldstärke von der Entfernung zu einer Sendeantenne sowie zum Vergleich
mit entsprechenden Nahfeldberechnungen unabdingbar ist. Ferner ist die Handhabung der bekannten
Meßsonde infolge der beiden Gehäuse und des Stativs umständlich und zeitraubend.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Nahfeldsonde der eingangs erwähnten Art
zu schaffen, welche auch eine Messung kleinerer Signale in einem Meßbereich unterhalb von 0,3 A/m gestattet,
welche auf einfache Weise zu handhaben ist und die auch ohne Stativ verwendet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines ausgeführten Beispiels einer erfindungsgemäßen Nahfeldsonde, und
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines ausgeführten Beispiels einer erfindungsgemäßen Nahfeldsonde, und
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer im Gehäuseinneren der Nahfeldsonde gemäß Fig. 1 angebrachten Meßsignal-Aufbereitungs-
und Verarbeitungseinrichtung.
Die in Fig. 1 dargestellte Nahfeldsonde 1 dient zur Messung der drei Komponenten Hx, Hy und H, des magnetischen
Feldes H, beispielsweise in der Umgebung einer Sendeantennenanlage.
Die Nahfeldsonde 1 umfaßt ein würfelförmiges, metallisches
Gehäuse 2, an dessen einer Außenfläche im Flächenmittelpunkt ein Träger 21 für drei Antennenelemente
4, 5, 6 rechtwinklig angebracht ist. Die Antennenelemente 4, 5, 6 sind als Rahmenantennen ausgebildet
und bestehen jeweils aus einem abgeschirmten, ringförmigen Leiter, dessen Abschirmung an einer Stelle
durch einen Schlitz unterbrochen ist. Die Ebenen der drei Leiter sind orthogonal zueinander orientiert.
Zur Aufbereitung und Verarbeitung der Meßsignale an den Fußpunkten der Antennenelemente 4 bis 6 ist im
Inneren des Gehäuses 2 eine entsprechende Einrichtung 10 in Form einer elektrischen Schaltung angebracht
(Fig. 2), welche ein Anzeigeinstrument 20 aufweist, dessen Skala 8 (Fig. 1) durch einen Ausschnitt 7 in einer
Wand des Gehäuses 2 ablesbar ist. Ferner befindet sich
bo an der gleichen Gehäusewand, im dargestellten Beispielsfalle
unterhalb des Ausschnitts 7, ein gemeinsamer Bedienknopf 9 für insgesamt sechs Bereichsteiler 15 der
Einrichtung 10(Fig. 2).
An einer Ecke des würfelförmigen Gehäuses 2 ist in Richtung der betreffenden Raumdiagonalen des Gehäuses 2 ein Haltegriff 3 befestigt, mit welchem die Nahfeldsonde 1 bequem von einer Bedienperson in alle Raumrichtungen gedreht, gehalten und abgelesen werden
An einer Ecke des würfelförmigen Gehäuses 2 ist in Richtung der betreffenden Raumdiagonalen des Gehäuses 2 ein Haltegriff 3 befestigt, mit welchem die Nahfeldsonde 1 bequem von einer Bedienperson in alle Raumrichtungen gedreht, gehalten und abgelesen werden
Die in F i g. 2 als Blockschaltbild wiedergegebene Einrichtung
10 zum Aufbereiten und Verarbeiten der Meßsignale an den Fußpunkten der schematisch angedeuteten
Antennenelemente 4 bis 6 umfaßt drei Aufbereitungskanäle 11, 12 und 13, von denen jeder Aufbereitungskanal
einem zugeordneten Antennenelement nachgeschaltet ist. Jeder der identisch ausgebildeten
Aufbereitungskanäle besteht aus der Folge einer Antenneneingangsstufe 14, eines Bereichsteilers 15, einer
Trennstufe 16 und einer Quadrierstufe 17. Dieser Aufbau ist in F i g. 2 lediglich für den Aufbereitungskanal 11
veranschaulicht; er gilt in identischer Weise auch für die übrigen, nur als Block angedeuteten Aufbereitungskanäle
12 und 13.
Der Bereichsteiler 15 umfaßt einen Transistorschaltkreis in Kollektorschaltung, wobei als Arbeitswiderstand
des Transistors ein mehrstufiger ohmscher Spannungsteiler mit Abgriffen vorgesehen ist. Die Abgriffe
lassen sich mittels des Bedienknopfes 9 (Fig. 1) selektiv
wirksam schalten. Zur wirksamen Entkopplung des 3ereichsteilers
15 von der Quadrierstufe 17 ist jedem Bereichsteiler 15 eine Trennstufe 16 in Kollektorschaltung
nachgeordnet. Der Emitterwiderstand der Trennstufe 16 ist dem Eingangswiderstand der nachfolgenden Quadrierstufe
17 angepaßt.
Jede Quadrierstufe 17 umfaßt einen integrierten Mischerschaltkreis,
welcher aufgrund seines quadratischen Kennlinienverlaufs eine Quadrierung des hochfrequenten
Eingangssignals und damit eine Gleichrichtung vornimmt. Die den Quadraten der magnetischen Feldkomponenten
Hx, Hn Hz entsprechenden Gleichspannungs-Ausgangssignale
der drei Kanäle 11, 12, 13 werden in einem Addierglied 18 summiert, das ausgangsseitig mit
einem Eingang eines Operationsverstärkers 19 verbunden ist. Der Operationsverstärker 19, dem ausgangsseitig
das Anzeigeinstrument 20 angepaßt ist, dient in erster Linie der Einstellung des Grundpegels des anzuzeigenden
Sondsn-Ausgangssignals (welches dem Quadrat
der Länge des Summenvektors der drei magnetischen Feldkomponenten Hx, H>, H2 entspricht), welcher dem
empfindlichsten Sonden-Meßbereich entspricht.
Die erforderliche Radizierung des verstärkten Summensignals am Ausgang des Operationsverstärkers 19
auf schaltupgstechnischem Wege unterbleibt; siatt dessen
wird die lineare Anzeigeskala des Anzeigeinstrumentes 20 durch die Skala 8 mit quadratischer Teilung
ersetzt.
Die Aufbereitung der Meßsignale an den Fußpunkien der Antennenelemente erfolgt, wie aus Fig. 2 ersiehtlieh
ist, HF-mäßig, wodurch die Verwendung der Bereichsteiler 15 zum Einstellen des gewünschten Meßbereiches
ermöglicht wird. Auf diese Wiese gestattet die Nahfeldsonde 1 auch die Messung geringer Feldstärken
mit einem Antenneneingangssignalpegel unterhalb 0,3 A/m. Es hat sich darüber hinaus gezeigt, daß die mit
Hilfe der erfindungsgemäßen Nahfeldsonde ermittelten Feldstärkewerte beispielsweise im NahfeJd des Senders
Ismaning des Bayerischen Rundfunks gut mit entsprechenden theoretischen Werten übereinstimmen, welche eo
mit Hilfe eines die Bodenleitfähigkeit und das Erdnetz berücksichtigenden Rechenprogramms ermittelt wurden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Nahfeldsonde zur Messung der drei magnetischen Komponenten einer elektromagnetischen Strahlung im Rundfunkfrequenzbereich und zur Bildung des absoluten Betrages des Summenvektors der gemessenen drei magnetischen Komponenten, mit— einem würfelförmigen, metallischen Gehäuse, an dessen einer Außenfläche ein Träger für drei orthogonal zueinander angebrachte Antennenelemente befestigt ist, wobei jedes Antennenelement aus einem abgeschirmten ringförmigen Leiter besteht, dessen Abschirmung an einer Stelle durch einen Schlitz unterbrochen ist, und— einer Einrichtung zum Aufbereiten und Verarbeiten der Meßspannung an den Fußpunkten der Anrennenelemente, welche Quadrierstufen zum Quadrieren der den drei magnetischen Komponenten zugeordneten Meßspannungen, eine Addierstufe zur Summation der quadrierten Meßspannungen, eine Radizierstufe zum Radizieren der gebildeten Quadratsumme und eine Anzeigevorrichtung aufweist,dadurch gekennzeichnet, daßa) jede Quadrierstufe (17) aus einem in integrierter Sch?Itkreistechnik aufgebauten Mischerschaltkreis mit einer quadratischen Verstärkerkennlmie besteht,b) als Radizierstufe die Anzeigevorrichtung dient, die ein Anzeigeinstrument JO) aufweist, welches eine Skala (8) mit entsprechender Teilung enthä't.c) die Einrichtung innerhalb des würfelförmigen Gehäuses (2) untergebracht ist, wobei die Skala (8) des Anzeigeinstrumentes (20) durch einen Ausschnitt (7) in einer Wand des Gehäuses (2) ablesbar ist, undd) in der einen Ecke des würfelförmigen Gehäuses (2) in Richtung einer Raumdiagonale des Gehäuses (2) ein elektrisch isolierter Haltegriff (3) montiert ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833315210 DE3315210C2 (de) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | Nahfeldsonde zur Messung der drei magnetischen Komponenten einer elektromagnetischen Strahlung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833315210 DE3315210C2 (de) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | Nahfeldsonde zur Messung der drei magnetischen Komponenten einer elektromagnetischen Strahlung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3315210A1 DE3315210A1 (de) | 1984-11-08 |
DE3315210C2 true DE3315210C2 (de) | 1986-04-10 |
Family
ID=6197463
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19833315210 Expired DE3315210C2 (de) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | Nahfeldsonde zur Messung der drei magnetischen Komponenten einer elektromagnetischen Strahlung |
Country Status (1)
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- 1983-04-27 DE DE19833315210 patent/DE3315210C2/de not_active Expired
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DE3315210A1 (de) | 1984-11-08 |
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