【正文】 的最大尺寸 （等效直徑）， 是接收天線的最 大尺寸（等效直徑）。 ??????????????????rDrDrDrrt2222tDrD電磁兼容中的天線耦合問題 天線隔離度與空間隔離度 在遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)與近區(qū)場(chǎng)，發(fā)射天線是通過不同的方式對(duì)接收天線施加影響的，因此，雖然這兩種情況下天線的隔離度定義都是相同的，但是它們的具體計(jì)算式是有區(qū)別的。 若兩個(gè)天線相距比較遠(yuǎn)，都處于另一天線的遠(yuǎn)區(qū)時(shí)，它們之間的相互影響就是靠輻射場(chǎng)聯(lián)系起來的。發(fā)射設(shè)備與發(fā)射天線相連，接收設(shè)備與接收天線相連。 電磁兼容中的天線耦合問題 天線隔離度與空間隔離度 令發(fā)射天線發(fā)射的功率為 ， 是發(fā)射天線的增益。接收天線與發(fā)射天線間的距離為 ，收發(fā)天線外形尺寸與 相比很小，天線可被當(dāng)作一個(gè)點(diǎn)源，而且發(fā)射天線發(fā)出的電磁波為球面波，在接收天線處，該球面波的半徑很大，可當(dāng)作平面波，則隔離度表示為： TP tGrr1222 )),(),(()4()( ???rrrtttrtrT FFGGrPPS ??????電磁兼容中的天線耦合問題 天線隔離度與空間隔離度 其中 為間距，為波長(zhǎng)， 與 為兩天線增益， 為其歸一化方向性函數(shù)。 是發(fā)射天線坐標(biāo)系中接收點(diǎn)指向角， 是接收天線坐標(biāo)系中發(fā)射點(diǎn)的指向角。 早期電磁兼容預(yù)測(cè)采用這一算法，但實(shí)際上遠(yuǎn)場(chǎng)條件場(chǎng)不滿足，計(jì)算得到的隔離度就有較大的誤差，為此需要尋求更加精確的方法。 r ? tG rG),(),( ???? rt FF 與 ),( tt ??),( rr ??電磁兼容中的天線耦合問題 天線隔離度與空間隔離度 如果接收天線不在發(fā)射天線的遠(yuǎn)區(qū)中，或者發(fā)射天線不在接收天線的遠(yuǎn)區(qū)中時(shí)，兩天線之間的相互干擾主要不是通過輻射場(chǎng)進(jìn)行的，而是近區(qū)束縛場(chǎng)或者近區(qū)感應(yīng)場(chǎng)。這種情況經(jīng)常出現(xiàn)在計(jì)算線天線陣中天線間隔離度的問題中。我們知道，天線功率增益的概念是在遠(yuǎn)場(chǎng)建立的，因此上頁中的計(jì)算式是不能用于近場(chǎng)天線隔離度分析的。即使把功率增益的概念延拓到近區(qū)場(chǎng)，也仍然是描述輻射場(chǎng)功率增益的，而這時(shí)天線間干擾的主要因素并不是輻射場(chǎng)，因此，由上式算得的天線隔離度將遠(yuǎn)小于近區(qū)場(chǎng)中天線間的真實(shí)隔離度。 電磁兼容中的天線耦合問題 天線隔離度與空間隔離度 重新考慮天線隔離度的定義。天線隔離度是指發(fā)射天線發(fā)射的功率與接收天線接收到的功率之比，當(dāng)兩天線都在對(duì)方遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)，所謂的發(fā)射功率指的實(shí)際是天線的輻射功率，以為只有輻射場(chǎng)才能影響接收天線。而當(dāng)兩天線在對(duì)方的近區(qū)場(chǎng)時(shí)，由于接收天線受到的不僅僅是近區(qū)場(chǎng)中微不足道的輻射場(chǎng)的影響，更多的是受到束縛場(chǎng)或者感應(yīng)場(chǎng)的影響，因此這時(shí)發(fā)射天線的發(fā)射功率指的應(yīng)該是天線的輸出功率。 電磁兼容中的天線耦合問題 天線隔離度與空間隔離度 簡(jiǎn)言之，如下天線隔離度公式： 對(duì)于遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)， 代表發(fā)射天線的輻射功率，對(duì)于近區(qū)場(chǎng)， 代表發(fā)射天線的輸出功率。運(yùn)用上式計(jì)算近區(qū)場(chǎng)天線隔離度時(shí)是很不方便的。一般是將要分析的兩天線所組成的系統(tǒng)看成是一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)。端口間電流、電壓關(guān)系用阻抗矩陣表述： rTPPS ?TPTP?????????????????????????212221121121IIZZZZVV電磁兼容中的天線耦合問題 天線隔離度與空間隔離度 ， 成為互阻抗，當(dāng)媒質(zhì)為各向同性時(shí)，網(wǎng)絡(luò)是互易的，即有；互阻抗與天線本身性質(zhì)有關(guān)。若天線 1作發(fā)射天線，饋有電壓 ，天線 2做接收天線，接有負(fù)載阻抗 ，其上電壓為 ，則由阻抗矩陣很容易求得 與 的比值： 12Z 21Z1V2Z 2V 1V2V21221122221121 )(ZZZZZZZVV ???電磁兼容中的天線耦合問題 天線隔離度與空間隔離度 按照天線隔離度的定義，可得： 為發(fā)射天線 1輸入阻抗實(shí)部， 為 的實(shí)部。在實(shí)際工程問題中， 與 的計(jì)算是一個(gè)不容易解決的問題，如果用一些合適的電磁計(jì)算軟件則可以巧妙地繞過這個(gè)問題，這一方面的內(nèi)容將在后面介紹。 2R)(1222121RRVVPPS ??1R 2Z1R 2R電磁兼容中的天線耦合問題 電磁信號(hào)的諧波干擾 ?周期信號(hào)的諧波分析 設(shè) 為周期性信號(hào)，周期為 ，眾所周知，任何周期信號(hào) ，如果滿足 Dirichlet條件，都能展開為 Fourier級(jí)數(shù)。周期性信號(hào)展開成Fourier級(jí)數(shù)的物理意義是十分明確的，它表明一個(gè)周期信號(hào)可以分解成直流分量和一系列諧波分量之和。或者說周期信號(hào)可看作是由一個(gè)直流分量和一系列諧波分量疊加而成。 )(tfT)(tf電磁兼容中的天線耦合問題 電磁信號(hào)的諧波干擾 通常把 時(shí)所得的 稱為基波，把 時(shí)所得到的各項(xiàng)分量一次成為二次諧波分量、三次諧波分量 …… 次諧波分量。在天線工作的時(shí)候，往往都存在一個(gè)頻帶，在這個(gè)頻帶內(nèi)的每一個(gè)頻點(diǎn)上，天線作為末端負(fù)載的電壓駐波比都小于某一給定值，這一閾值一般取 2或者 。這個(gè)頻帶叫作天線的工作頻帶。在工作頻帶內(nèi)每一個(gè)頻率的電磁波都認(rèn)為能夠被天線發(fā)射出去，因此，發(fā)射天線所發(fā)射電磁波的頻率可以是頻帶內(nèi)的每一個(gè)頻率。 1?n )s in ( 11 ???tA 1?nn電磁兼容中的天線耦合問題 電磁信號(hào)的諧波干擾 發(fā)射天線在工作頻帶內(nèi)的每一個(gè)頻率包括中心頻率被認(rèn)為是發(fā)射電磁波的基波，其二次諧波、三次諧波分別是基波頻率的 2倍與 3倍，只不過諧波的能量遠(yuǎn)比基波的能量小。由以上分析可知，兩個(gè)天線的工作頻帶即使不同，但是只要其中一個(gè)天線的二次諧波或三次諧波等能夠落入另一個(gè)天線的工作頻帶內(nèi)，這兩副天線間就存在有干擾。 電磁兼容中的天線耦合問題 電磁信號(hào)的諧波干擾 ? 天線間諧波干擾實(shí)例 現(xiàn)在我們分析兩副車載天線間的諧波干擾，為突出諧波干擾，這里暫時(shí)忽略了天線隔離度的具體計(jì)算方法。 車體上有兩副工作在 的 HF天線，分別發(fā)射和接收信號(hào)；兩副工作在 的 VHF天線，一副 UHF天線。由頻帶范圍可以看出， HF發(fā)射天線的諧波會(huì)落到 VHF接收天線的頻帶內(nèi)而對(duì)其產(chǎn)生干擾； HF和 VHF的諧波會(huì)落到 UHF天線的頻帶內(nèi)而對(duì)其產(chǎn)生干擾；另外還有其它形式的相互干擾 .因此 ,需要對(duì)各種干擾狀況進(jìn)行預(yù)估分析，主要是求解其相互間的隔離度。 M H z30~2M H z88~30電磁兼容中的天線耦合問題 電磁信號(hào)的諧波干擾 以 HF天線 2 (HF天線 2被固定在車尾的后箱壁上，與車體不相連，中饋天線 )和 VHF天線 1為例，分別考慮 HF天線 2的二次和三次諧波對(duì) VHF天線 1的干擾，經(jīng)計(jì)算可得其耦合度： 電磁兼容中的天線耦合問題 電磁信號(hào)的諧波干擾 電磁兼容中的天線耦合問題 電磁信號(hào)的諧波干擾 以上兩個(gè)表分別給出了 HF天線 2的二次和三次諧波點(diǎn)上 HF天線 2和 VHF天線 1之間的耦合度，由表可見， HF天線 2二次諧波對(duì) VHF天線 1在 6 0MHz以下形成干擾， HF天線 2的三次諧波對(duì) VHF天線 1全波段干擾，耦合度最高達(dá) ，最低也有 ，可見二者之間的耦合是相當(dāng)強(qiáng)的。 電磁兼容中的天線耦合問題 電磁信號(hào)的諧波干擾 當(dāng)兩天線同時(shí)工作時(shí)，假設(shè) HF天線 2為大功率發(fā)射天線，而 VHF天線 1為接收天線，當(dāng) VHF天線 1工作頻點(diǎn)剛好落在 HF天線 2諧波點(diǎn)附近時(shí)必將產(chǎn)生相當(dāng)大的干擾，嚴(yán)重影響 VHF天線 1的接收性能，因此必須對(duì)此問題加以解決。實(shí)際中首先要提高 HF天線 2的發(fā)射機(jī)抑制諧波的能力，使其諧波發(fā)射電平盡量小，另外也可以對(duì)兩天線的工作頻率等進(jìn)行合理安排，以避免干擾。 電磁兼容中的天線耦合問題 機(jī)載天線的布局 隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)體、艦體、車體表面天線的數(shù)量越來越多，必須有一個(gè)合理的天線布局，才能使每個(gè)天線都正常的工作。在工程設(shè)計(jì)中，一般都是按照天線布局原則先做初步的布置，然后對(duì)這一布局進(jìn)行電磁兼容分析，算出天線間的隔離度，如果符合標(biāo)準(zhǔn)，就采用這一布局，如果不符合標(biāo)準(zhǔn)，則需要根據(jù)具體天線隔離度數(shù)據(jù)調(diào)整部分天線的位置，然后再計(jì)算新布局的天線隔離度。這樣經(jīng)過反復(fù)計(jì)算與調(diào)整之后，逐漸使天線布局趨于合理。下面以機(jī)載天線為例，介紹天線的布局原則與一般考慮。 電磁兼容中的天線耦合問題 機(jī)載天線的布局 ?天線布置原則 (1) 預(yù)警機(jī)電子系統(tǒng)中各分系統(tǒng)的天線布置要考慮應(yīng)充分發(fā)揮各分系統(tǒng)的戰(zhàn)技性能，完成各自所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。 (2) 分系統(tǒng)天線間輻射干擾影響盡量小即盡量減少輻射耦合。 (3) 要充分利用載體的遮檔 。 (4)實(shí)際天線布局設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的反復(fù)調(diào)整過程。 電磁兼容中的天線耦合問題 機(jī)載天線的布局 ? 天線布置初步考慮 (1 )探測(cè)雷達(dá)天線布置 考慮飛機(jī)氣動(dòng)力學(xué)影響 ,參照以色列預(yù)警機(jī) ,采用共形相控陣天線型式 ,天線置于機(jī)身兩側(cè)和前后。 (2 ) GPS天線布置 GPS接收天線 ,它接收衛(wèi)星信號(hào) ,因此它要安裝在機(jī)身上方 ,且盡量遠(yuǎn)離探測(cè)雷達(dá)。 (3 ) ESM天線布置 無源探測(cè) (以 ESM為例 )頻帶寬 ,接收靈敏度高 ,因此 ESM天線要遠(yuǎn)離那些落于其工作頻帶的發(fā)射源 ,考慮 E