機(jī)載天線電磁兼容分析.doc

《機(jī)載天線電磁兼容分析.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、姓名：周慧學(xué)號(hào)：專業(yè)：電磁場(chǎng)與微波技術(shù)機(jī)載天線的電磁兼容性分析姓名：周慧學(xué)號(hào)：摘要：天線布局和電磁兼容是機(jī)載系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問題。針對(duì)機(jī)載天線的特點(diǎn)，本文對(duì)機(jī)載天線的電磁兼容性的核心問題和主要解決途徑進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，對(duì)常用的有限元法、物理光學(xué)、幾何光學(xué)等天線電磁兼容技術(shù)分析方法進(jìn)行了比較，結(jié)合機(jī)載天線的布局問題綜合分析機(jī)載天線的電磁兼容技術(shù)。關(guān)鍵詞：機(jī)載天線；電磁兼容；天線布局一、引言隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，航空軍用電子設(shè)備已成為C3I系統(tǒng)實(shí)施指揮和獲取情報(bào)的重要手段。預(yù)警機(jī)是情報(bào)、通訊、指揮和控制中心，要實(shí)現(xiàn)這些戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)，就必

2、然要在飛機(jī)這么一個(gè)有限的空間里布置大量的電子電氣設(shè)備。飛機(jī)作為一個(gè)指揮控制單元，其工作頻譜覆蓋范圍從甚低頻（VLF）到超高頻（UHF），在大功率高頻（HF）和超高頻（UHF）設(shè)備產(chǎn)生并通過天線輻射的電磁環(huán)境中，保證機(jī)載設(shè)備的兼容性是相當(dāng)重要而復(fù)雜的問題。在飛機(jī)系統(tǒng)的研制、生產(chǎn)和安裝過程中有必要研究其變化后的電磁環(huán)境，對(duì)其兼容性狀態(tài)進(jìn)行分析，從而保證機(jī)載系統(tǒng)的正常工作。機(jī)載通信系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)中無線通信設(shè)備比較多，而且還要綜合考慮飛機(jī)的飛行性能，安放天線的位置就受到一定的局限，因此系統(tǒng)中EMC的問題尤為突出，在無法擺脫自身設(shè)備EMC的

3、前提下，要降低這種干擾只能通過天線布局的方法，通過降低各天線對(duì)間的耦合度達(dá)到減小干擾的目的。研究飛機(jī)天線系統(tǒng)的電磁兼容性的關(guān)鍵就是確定機(jī)載天線的輻射特性，得到其輻射方向圖。確定機(jī)載天線的輻射特性可以通過實(shí)驗(yàn)的方法，如利用暗室和飛機(jī)模型測(cè)試數(shù)據(jù)，但是這樣會(huì)浪費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，因此研制機(jī)載天線系統(tǒng)電磁兼容預(yù)測(cè)分析軟件己成為當(dāng)務(wù)之急。EMC預(yù)測(cè)分析的目標(biāo)是評(píng)估全機(jī)的電磁兼容性狀態(tài)，分析是否存在電磁干擾，以便于總體采取措施排除，盡量減少干擾問題的出現(xiàn)，確定關(guān)鍵性區(qū)域和關(guān)鍵性設(shè)備，確定干擾測(cè)試的重點(diǎn)，并為今后系統(tǒng)及設(shè)備設(shè)計(jì)和系統(tǒng)使用提

4、供數(shù)據(jù)。二、機(jī)載天線電磁兼容的基本理論天線的電磁兼容，指天線或天線系統(tǒng)在共同的電磁環(huán)境中，其自身性能既不下降又不影響其它天線性能的一種共存狀態(tài)。即6/6姓名：周慧學(xué)號(hào)：專業(yè)：電磁場(chǎng)與微波技術(shù)某一設(shè)備上的天線既不會(huì)由于受到處于同一電磁環(huán)境中的天線布局、載體、鄰近散射體和其它天線的影響而遭受不允許的性能降低，也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中其它天線性能遭受不允許的性能降低。值得指出的是，電磁環(huán)境除了包括安裝天線的平臺(tái)、平臺(tái)上的其它天線、遮擋物、突出金屬物以外，在這里還特別增加了一項(xiàng)“鄰近散射體”。這里所說的鄰近散射體，包括了鄰近載體、地形地物和海

5、面等。從廣義上講，機(jī)載天線的電磁兼容性包含有兩個(gè)基本概念，輻射限制和抗擾度限制。輻射限制是指在不需要的空間和不需要的頻段上其輻射量的控制?？箶_度限制是指天線自身對(duì)惡意發(fā)射與難以避免的反射、散射、漏射、繞射、雜亂漫射、傳導(dǎo)等電磁能量的響應(yīng)能力。三、機(jī)載天線電磁兼容的技術(shù)重點(diǎn)機(jī)載天線對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電磁兼容性能影響非常明顯。這主要是因?yàn)樘炀€具有如下兩個(gè)特點(diǎn)：1、天線的功能是完成電磁能量從“場(chǎng)”到“路”的雙向轉(zhuǎn)換，即將空間中的電磁場(chǎng)能量接收至傳輸線內(nèi)成為導(dǎo)波，或?qū)鬏斁€內(nèi)的導(dǎo)波輻射至空間形成電磁波。2、多數(shù)天線輻射能量大、接收靈敏度高。相對(duì)于

6、導(dǎo)線、設(shè)備、孔縫等無意輻射源，天線輻射能量要大若干個(gè)數(shù)量級(jí)。本質(zhì)上講，機(jī)載天線的電磁兼容的核心問題就是輻射限制和抗擾度限制。因此解決天線的電磁兼容應(yīng)從以下三個(gè)方面著手：電磁兼容實(shí)現(xiàn)手段、電磁兼容效果計(jì)算分析和天線布局優(yōu)化設(shè)計(jì)。1、電磁兼容實(shí)現(xiàn)手段目前實(shí)現(xiàn)天線之間電磁兼容的主要手段，是通過增加天線之間的隔離度削弱天線間的相互影響，而衡量天線之間相互影響強(qiáng)度的指標(biāo)即天線的隔離度，機(jī)載天線之間的隔離度是描述天線之間耦合的一種方式，它充分反應(yīng)了天線的方向性、增益、極化狀態(tài)、帶內(nèi)帶外特性和天線之間的空間對(duì)收發(fā)天線間能量耦合的貢獻(xiàn)。為準(zhǔn)確表達(dá)天

7、線間的隔離程度，將發(fā)射天線的發(fā)射功率Pta與接收天線所接收的功率Pra的比值定義為天線隔離度（Pra為Pta經(jīng)過各種衰減后被接收天線所接收的功率值），通常在工程應(yīng)用中，以dB為單位表示，即：（1）當(dāng)2個(gè)天線均處于彼此遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的情況下，其能量耦合主要通過輻射場(chǎng)實(shí)現(xiàn)。設(shè)發(fā)射天線發(fā)射功率為Pta，增益為Gt，接收天線的接收功率為Pra，6/6姓名：周慧學(xué)號(hào)：專業(yè)：電磁場(chǎng)與微波技術(shù)增益為Gr。接收天線與發(fā)射天線間的距離為D，一般情況下，收發(fā)天線直視時(shí)的天線隔離度可由公式（1）所表達(dá)的物理意義求解。當(dāng)收發(fā)天線外形尺寸與D相比較小時(shí)，收發(fā)天線均可

8、近似被認(rèn)為是具有一定方向性的點(diǎn)源，則發(fā)射天線發(fā)出的電磁波可被近似為球面波，且在接收天線處可視作平面波，此時(shí)天線隔離度可表示為：（2）式中，為收發(fā)天線直視情況下的空間隔離，Ld由收發(fā)天線間的距離D和分析波長(zhǎng)λ等因素決定，Gt為發(fā)射天線在