Бриллиантовый юбилей: 60-летие использования 41-дюймовой стержневой антенны при военных испытаниях на электромагнитные помехи

В этом году отмечается не только юбилей, но и, возможно, начало современной эры в испытаниях транспортных средств на электромагнитные помехи (EMI). Испытание на радиационное излучение (RE) оборудования, которое будет использоваться на автономных транспортных средствах, проводится на расстоянии одного метра или менее, в отличие от испытаний на расстоянии трех метров и более для оборудования, предназначенного для использования в домах, офисах и на заводах.

Под современной эпохой подразумевается осознание того, что для того, чтобы такие измерения РЭ в ближнем поле были полезными, датчик/датчик/антенна должны точно моделировать фактическую жертву, защищенную рассматриваемым стандартом электромагнитных помех, по внешнему виду, ориентации и отделению от жертвы.

До 1953 года различные датчики использовались без разбора, при этом мало внимания уделялось повторяемости и корреляции между измерениями RE на уровне оборудования и электромагнитной совместимостью (ЭМС), установленной на транспортном средстве.

Стержневая антенна длиной 104 см (41 дюйм) концептуально является одним из самых простых устройств в нашем арсенале измерительных инструментов, но, к сожалению, сегодня она плохо изучена.

Большинство инженеров по ЭМС интуитивно понимают, что стержневая антенна суммирует компоненты электрического поля, параллельные ее длине, а радиочастотный (РЧ) потенциал, доступный в основании, составляет половину разности потенциалов между основанием и верхом стержня. Менее известно, что потенциал в основании стержня не измеряется как абсолютное, но, как и любое измерение потенциала, измерение представляет собой разность потенциалов - в этом случае разность потенциалов находится между основанием стержня и потенциалом локального земля возле основания, что означает противовес. Потенциал противовеса часто считается нулевым потенциалом, но на самом деле это не так, поскольку он подвергается воздействию того же поля, что и стержень. Именно этот последний факт, среди прочих, решается изменением конфигурации стержневой антенны MIL-STD-461F и продолжающимися усилиями по разработке MIL-STD-461G.

После исторической ретроспективы рассматриваются и объясняются неправильные интерпретации и ошибки, вплоть до неудачного описания в отчете о симпозиуме EMC этого года.

Историческое обсуждение взято в основном из монографии на ту же тему, доступной в разделе «История» на сайте www.emccompliance.com, и статьи автора, озаглавленной «О природе и использовании зонда электрического поля длиной 1,04 м» [ 1] – далее Javor 2011. Javor 2011 углубляется в физику и математику взаимодействия электрического поля со стержнем длиной 104 см, тогда как эта статья носит качественный характер и просто ссылается на аналитические результаты и результаты испытаний, продемонстрированные еще в 2011 году. Если не указано иное, Тестовые данные и фотографии тестовых настроек, использованные в этой статье, были заимствованы из работы, проделанной при разработке Javor 2011.

Начало

29 мая 1953 года стало датой выпуска документа MIL-I-6181B «Пределы помех, испытания и требования к проектированию, электрическое и электронное оборудование летательных аппаратов», первого документа, в котором была принята на вооружение стержневая антенна длиной 104 см. Первое использование стержневой антенны длиной 104 см описано в документе NADC-EL-5515 от 10 августа 1955 г. «Заключительный отчет, оценка устройств обнаружения радиопомех и объяснение методов и ограничений спецификации № MIL‑I-». 6181Б». Этот отчет, по сути, представлял собой приложение с обоснованием MIL-I-6181B.

До, во время и после Второй мировой войны, вплоть до 1953 года, в стандартной практике подключения радиосвязи к антенне использовался неэкранированный провод, который по сути был продолжением внешней антенны (рис. 1). Соединение антенны было так же чувствительно к радиочастотам, как и сама антенна, а внутри автомобиля оно подвергалось воздействию многочисленных источников радиочастотных помех (РЧП).

Рисунок 1: Проводка для подключения антенны проложена внутри бомбардировщика времен Второй мировой войны (Национальный музей авиации и космонавтики, Вашингтон, округ Колумбия). Неизолированный провод покрыт стеатитовыми шариками, которые обеспечивают необходимую изоляцию во время передачи антенны. В режиме передачи на этом проводе был потенциал целых 5 кВ, на средних и высоких частотах!