Сравнительный анализ антенн

2 Ноябрь, 2014

В настоящее время в диапазоне частот от 9 кГц до 2 ГГц для измерений напряженности синусоидальных, шумовых и импульсных электрических полей радиопомех в лабораторных помещениях и экранированных камерах при решении задач обеспечения электромагнитной совместимости технических средств, защиты информации широко применяются антенны биконические измерительные со встроенным усилителем. Перечень наиболее популярных антенн, а также их частотный диапазон приведен в таблице 1.

Наименование антенны Госреестр Диапазон частот
Антенна дипольная активная П6-51 включен от 0,009 до 300 МГц
Антенна измерительная дипольная АИ 5-0 от 0,009 до 2000 МГц
Антенна измерительная биконическая НБА-02 включен от 0,009 до 2500 МГц
Активная биконическая антенна EFS9218 (Schwarzbeck) включен от 0,009 до 300 МГц
Таблица 1.

Антенна П6-51 имеет выход — тип III (канал 7/3.04), остальные — розетку N-типа (волновое сопротивление 50 Ом).

Выбор антенны для решения конкретных измерительных задач диктуется подчас не только анализом технических характеристик, но и соображениями экономической целесообразности. Как известно, для измерения излучения ИРП (источника радиопомех) в соответствии с ГОСТ Р 51318.11-99 требуется перекрыть диапазон частот от 9 кГц до 1 ГГц. Как видно из таблицы 1, одной антенной можно обойтись, используя АИ 5-0 или НБА-02. Используя П6-51 или EFS9218, обеспечивается перекрытие частот только до 300 МГц, и требуются расходы на приобретение дополнительной второй антенны. Те же проблемы возникают при измерении ПЭМИ при решении задач, связанных с защитой информации. Причем диапазон измеряемых частот ПЭМИ простирается до 2 ГГц и выше. Этим фактором и объясняется популярность использования АИ 5-0 при измерении ПЭМИ. Однако, конструктивная особенность АИ 5-0, а именно, наличие устройства развязки УР 1.6, запитываемого от сетевого адаптера, не исключает присутствия сетевых помех (особенно низкочастотных, в диапазоне до 1 МГц). Такого недостатка лишена антенна НБА-02, питание которой осуществляется от встроенной аккумуляторной батареи. Таким образом НБА-02 позволяет проводить измерения на открытых площадках в полевых условиях, что расширяет возможности применения антенны. Так же то, что АИ 5-0 не внесена в реестр средств измерений, ограничивает ее сферу применяемости.

Еще одной важной характеристикой антенны, является ее пороговая чувствительность. В таблице 2 приведены значения пороговой чувствительности некоторых антенн, измеренные в экранированной камере.

Частота, мГц
Ширина полосы ΔF, кГц
Пороговая чувствительность, дБ (мкВ)
НБА-02 EFS9218 АИ 5-0
0.009, ΔF= 0,2 12.0 -15 32
0.1, ΔF= 0,2 12.3 -6 22
0.15, ΔF= 9,0 4.2 3.7 8.0
0.5, ΔF= 9,0 1.1 5.6 6.8
1.0, ΔF= 9,0 2.0 5.3 12
10.0, ΔF= 9,0 3.0 1.8 12
30.0, ΔF= 9,0 4.2 0.8 7.0
100.0, ΔF= 120 3.5 2.7 2.5
200.0, ΔF= 120 6.4 1.2 4.6
300.0, ΔF= 120 3.7 0.6 2.6
500.0, ΔF= 120 6.0 -0.8 5.8
1000.0, ΔF= 120 7.1 9.0
1500.0, ΔF= 120 6.6 8.5
2000.0, ΔF= 120 6.5 9.0
2500.0, ΔF= 120 5.5
Таблица 2.

Как видно из таблицы 2, антенна EFS9218 является наиболее оптимальной для измерения сигналов малых уровней в диапазоне частот от 9 до 150 кГц. Следует отметить, что многие лаборатории проводящие измерения излучения ИРП в соответствии с ГОСТ Р 51318.11-99 на открытых площадках, подключая антенну к измерительному приемнику наблюдают высокий уровень шумовой полосы, превышающий нередко уровень 20 дБ (мкВ) и соответственно не могут корректно измерить уровни излучения ИРП, поскольку нормы не должны превышать 30 дБ (мкВ/м) в диапазоне частот от 30 до 230 МГц, и 37 дБ (мкВ/м) в диапазоне частот от 230 до 1000 МГц. И тут основными причинами могут быть как собственные шумы антенны, так и шумовые помехи, создаваемые посторонними источниками радиопомех, фоном, свойственным конкретной площадке в определенное время. Однако, используя антенну, у которой сумма значений пороговой чувствительности и коэффициента калибровки не превышает нормы, установленной в упомянутом ГОСТе, например НБА-02, испытателю остается только бороться с посторонними шумами своей площадки.