電場強(qiáng)度測量簡介

定義

電場強(qiáng)度是指放入電場中某點的電荷所受靜電力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。定量的實驗證明，在電場的同一點，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，對接收地點的電場強(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，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，要測量電波穿過大氣時的射束彎曲程度以及穿過電離層時的極化旋轉(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，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)天線開口面很小）上的合成場強(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，△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，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)長時間測量以求得統(tǒng)計規(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間概率分布規(guī)律，或?qū)⒔邮盏降膱鰪?qiáng)數(shù)據(jù)送入計算機(jī)，利用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以得到瞬時場強(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，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。

電場中某點電場強(qiáng)度的大小等于該點處的電場線數(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，這時施加于試樣兩端的電壓為擊穿電壓。測擊穿電場強(qiáng)度時，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，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。