電場強(qiáng)度測量

定義

電場強(qiáng)度是指放入電場中某點(diǎn)的電荷所受靜電力F跟它的電荷量比值，定義式E=F/q，適用于一切電場；其中F為電場對試探電荷的作用力，q為試探電荷的電荷量。單位N/C。定量的實(shí)驗(yàn)證明，在電場的同一點(diǎn)，電場力的大小與試探電荷的電荷量的比值是恒定的，跟試探電荷的電荷量無關(guān)。它只與產(chǎn)生電場的電荷及試探電荷在電場中的具體位置有關(guān)，即比值反映電場自身的特性（此處用了比值定義法），因此我們用這一比值來表示電場強(qiáng)度，簡稱場強(qiáng)，通常用E表示。

電場強(qiáng)度測量是指為獲得各種傳播數(shù)據(jù)和參量供無線電路進(jìn)行正確設(shè)計(jì)，對接收地點(diǎn)的電場強(qiáng)度所進(jìn)行的測量。

場強(qiáng)測量所使用的方法、儀表以及數(shù)據(jù)整理隨工作頻段，工作方式和欲完成任務(wù)的不同而異。

長波段通信場強(qiáng)測量

長波段（甚低頻）電磁波可以在地表以下，如水中或土壤中傳播一定距離，或在地面與電離層之間所形成的波導(dǎo)層中傳播較遠(yuǎn)距離，對長波段所做的場強(qiáng)測量一般有兩個(gè)目的。一是測量各種電波傳播媒介對電波衰減的影響，二是利用場強(qiáng)測量分析傳播媒介的電參數(shù)。根據(jù)不同目的，測量用場強(qiáng)儀及其附屬儀表的復(fù)雜程度也不同。測量的參數(shù)一般有電波衰減率、電波傳播速度、電波相位以及極化等。

10～25kHz頻段的電磁波可以在地表與電離層所形成的波導(dǎo)層中傳播，常被用來作長距離通信，所以測量項(xiàng)目有傳播衰減的穩(wěn)定性，地球磁場的影響，傳輸模的變化（如TM波與TE波的相互轉(zhuǎn)換）以及相速變化和極化變化等參數(shù)。尤其在磁緯20°以下，長距離晝、夜波以及與電波傳播方向的關(guān)系等，也是場強(qiáng)測量的重要方面。

中波段無線廣播的場強(qiáng)測量

中波段無線電頻率多用于地面上中距離（數(shù)十乃至數(shù)百公里）的通信或廣播。中波段電磁波主要靠地表波傳播。對中波段進(jìn)行場強(qiáng)測量的目的多數(shù)是統(tǒng)計(jì)地表參數(shù)以及晝夜大氣溫濕度梯度變化對電波衰減的影響。測量方法也是利用中波段場強(qiáng)儀（或接記錄、分析設(shè)備）統(tǒng)計(jì)場強(qiáng)變化規(guī)律。

短波段通信場強(qiáng)測量

短波段無線電頻率多用于地面長距離（數(shù)百乃至上萬公里）通信或廣播。電磁波主要靠電離層和地面的一次或多次反射而到達(dá)遠(yuǎn)方。

超短波微波波段通信場強(qiáng)測量

電離層的各種參數(shù)（電子、離子密度，高度以及厚度等）對短波傳播起很重要的作用。因此，短波段的場強(qiáng)測量很少是為了分析場強(qiáng)變化，而是利用電波傳播測量電離層各種參數(shù)每年隨晝夜、季節(jié)以及太陽活動(dòng)情況而變化的規(guī)律，從而編制年度頻率預(yù)測或研究衰減對抗措施。我國多用高仰角天線（如三角天線等）利用發(fā)射和接收信號間各參數(shù)差異達(dá)到上述目的。

超短波征波波段通信場強(qiáng)測量

超短波微波頻率大約在30MHz以上，可以穿過電離層，而且地波衰減很快。因此利用這些頻段通信多為地面視距通信或衛(wèi)星通信。隨著波長的縮短，天線離開地面適當(dāng)髙度且以大氣為傳播媒介時(shí)，電波傳播的衰減接近于自由空間的衰減。在正常情況下場強(qiáng)理論計(jì)算值相當(dāng)精確。因此在這些頻段的場強(qiáng)測量多屬分析大氣參數(shù)變化對電波傳播的影響。例如當(dāng)精確測量衛(wèi)星位置時(shí)，要測量電波穿過大氣時(shí)的射束彎曲程度以及穿過電離層時(shí)的極化旋轉(zhuǎn)等。在視距通信中，往往要測量地面的反射系數(shù)，大氣參數(shù)變化時(shí)引起的頻率選擇性衰落以及降雨引起的附加損耗等。

（1）地面反射系數(shù)測量，最簡單的方法是將場強(qiáng)儀沿鐵塔上、下移動(dòng)記錄場強(qiáng)與高度的關(guān)系。當(dāng)?shù)孛娣瓷湎禂?shù)r較大時(shí)，直射波（假設(shè)幅度為1）與反射波在場強(qiáng)儀天線口面（設(shè)天線開口面很?。┥系暮铣蓤鰪?qiáng)E可表示為

式中λ為電波波長；△l為直射波與地面反射波的行程差。當(dāng)天線高度變化時(shí)，△l變化，從而得到E的變化規(guī)律。當(dāng)i*2*△l/λ為奇或偶整數(shù)時(shí)，場強(qiáng)最大值Ema×和最小值Emin可表示為

因而可以求得反射系數(shù)r。但r也是隨地面條件而變化的，所以需經(jīng)長時(shí)間測量以求得統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

（2）衰落規(guī)律測量，衰落測量多將發(fā)射設(shè)備和接收場強(qiáng)儀分設(shè)在欲測段的兩端。將接收到的場強(qiáng)用記錄儀記錄下來，用人工方法分析衰落時(shí)間概率分布規(guī)律，或?qū)⒔邮盏降膱鰪?qiáng)數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)，利用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以得到瞬時(shí)場強(qiáng)分布曲線、中值分布曲線以及離散度等更多的有用參數(shù)。

由于大氣折射或地形的繞射或反射，自發(fā)射端到達(dá)接收端可能有很多傳播途徑。經(jīng)過這些途徑傳播的電波在接收端重新合成。由于實(shí)際途徑長度不同，對不同頻率而言其電長度（與波長比）將隨頻率變化，因此在接收端多徑電波合成時(shí)，其幅度會隨頻率變化，稱為頻率選擇性衰落。對于選擇性衰落的測量可以用上述設(shè)備或同時(shí)傳送若干單頻以測量不同頻率間隔的衰落相關(guān)系數(shù)和時(shí)延變化規(guī)律。

（3）降雨附加損耗測量，對較高頻段，降雨的附加損耗變得不可忽視。這種測量在于預(yù)測不同頻段隨降雨量增大而損耗增大的規(guī)律以求出不同地區(qū)的最佳中繼段距。多數(shù)是測量電波傳播途中降雨量的分布與場強(qiáng)的關(guān)系，

閾值電場強(qiáng)度，驅(qū)動(dòng)液晶光閾達(dá)到閾值的電場強(qiáng)度。其數(shù)值為閾值電壓與器件兩電極間距的比值。

電場中某點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小等于該點(diǎn)處的電場線數(shù)密度，即垂直于電場方向的單位面積所通過的電場線條數(shù)，按照這樣的規(guī)定，電場線既可以定性地描述場強(qiáng)的方向，又可以定量地表示場強(qiáng)的大小。 2100433B

絕緣材料的擊穿電場強(qiáng)度以平均擊穿電場強(qiáng)度(EB)表示式中uB為擊穿電壓，d為試樣的平均厚度。

工頻下?lián)舸╇妶鰪?qiáng)度的試驗(yàn)線路如圖5。R0通過調(diào)壓器使電壓從零以一定速率上升，至試樣被擊穿，這時(shí)施加于試樣兩端的電壓為擊穿電壓。測擊穿電場強(qiáng)度時(shí)，電極需照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

擊穿電壓可用靜電電壓表、電壓互感器(見互感器)、放電球隙等儀器并聯(lián)于試樣兩端直接測出。擊穿電壓很高時(shí)，需采用電容分壓器。沖擊電壓下的擊穿電場強(qiáng)度測試，一般用沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)沖擊電壓施加于試樣，逐級升高沖擊電壓的峰值直至擊穿。沖擊電壓可用50%球隙放電法、也可用阻容分壓器加上脈沖示波器或峰值電壓表測量。