【正文】 和，天線隔離度最好地描述了天線間的隔離程度。 電磁兼容中的天線耦合問題 天線隔離度與空間隔離度 在只考慮天線間的距離和障礙物遮擋因素的情況下可定義空間隔離度： 這里， 是發(fā)射天線產生的向接收天線方向上傳播的電場， 是入射電場經繞射后到接收天線處的電場。 電磁兼容中的天線耦合問題 天線隔離度與空間隔離度 ?天線隔離度與空間隔離度的概念與物理意義 在一個系統(tǒng)中，為保證每個天線正常工作，天線的隔離度必須滿足一定的要求，否則天線間的干擾會壓制住有用信號，從而使系統(tǒng)無法正常工作。 ),(),( ???? eDG ?GGDD dBdB lg10lg10 ??電磁兼容中的天線耦合問題 天線隔離度與空間隔離度 無線電系統(tǒng)間電磁干擾主要傳輸途徑是天線間的耦合，常用隔離度來定量表征這種耦合的強弱程度。 ),( ??D電磁兼容中的天線耦合問題 天線的工作原理 方向性系數即是最大輻射方向的方向性增益值。記場強隨方向坐標變化的歸一化方向性函數為 ，功率隨方向坐標變化的函數為 ，它們二者之間的關系： 以分貝為單位的場強方向圖： 以分貝為單位的功率方向圖： r )( ??、m a x),(),(EEF ???? ?),( ??P2),(),( ???? FP ?),(lg20),( ???? FF dB?),(lg10),( ???? PP dB?電磁兼容中的天線耦合問題 天線的工作原理 ?方向性系數與功率增益 天線在空間各個方向上的輻射不可能是均勻的。 電磁兼容中的天線耦合問題 天線的工作原理 ? 天線的輸入阻抗以及輻射效率 從天線的輸入端看到的阻抗被稱為天線的輸入阻抗，它可以表示為： 其中， 為天線結構及附件的熱損耗以及輻射損耗所帶來的電阻，被稱為損耗電阻或輸入電阻， 為存儲在天線近區(qū)場中的無功功率所帶來的電抗，被稱為輸入電抗。 電磁兼容中的天線耦合問題 天線的工作原理 ?遠區(qū)場與近區(qū)場的概念以及判定 若已知源分布，求解電場與磁場分布時，一般首先根據源分布求解矢量位： 再由求出電場與磁場分布： 因此，討論電磁場的空間分布，只需討論矢量位的分布即可。這些無線電通訊工具的發(fā)射機和接收機的天線，除了發(fā)射調諧頻率的無線電信號之外，還發(fā)射無意的交調失真信號。這些有意的發(fā)射信號和無意的發(fā)射信號往往成為天線的干擾源。如下圖所示： ?????? dVReJAjk R?4~~AH ~~ ??????? jAAjE )~(~~ ??????電磁兼容中的天線耦合問題 天線的工作原理 r` R r P source 電磁兼容中的天線耦合問題 天線的工作原理 若 為天線最大尺寸，通常，認為遠場條件為： 近區(qū)感應場條件： 近區(qū)束縛場條件： D??????????????rDrDr22?? 23 DrD ??? Dr ??電磁兼容中的天線耦合問題 天線的工作原理 分析可知，近區(qū)束縛場的主要成分是似靜場，在似靜場中，復數坡印廷矢量是一個純虛數，天線的有功功率密度為零，因此，似靜場的電磁能量是不會輻射出去的。 從能量角度考慮，天線的平均損耗功率為： 或者： ininin jXRz ??)(21 2 ：輸入端電流的峰值inininin IIRP ?222121inriinLrLin IRIRPPP ????inRinX電磁兼容中的天線耦合問題 天線的工作原理 其中， 為熱損耗功率， 為輻射損耗功率， 為損耗電阻， 為輻射電阻。輻射強度隨空間方向的變化是由天線的方向性增益 來表示的。功率增益 描述的是在遠區(qū)場功率密度增益隨方向坐標的變化規(guī)律，具體定義如下：給定方向上的輻射強度與天線從所連發(fā)射機得到凈功率之比的 倍。天線的載體和天線間的距離以及障礙物不同，分析它們耦合的方法也不同，分析過程的難易程度也有很大的區(qū)別。一般將發(fā)射天線的發(fā)射功率與另一天線所接受功率的比值定義為天線的隔離度。 22rtEES ?tErE電磁兼容中的天線耦合問題 天線隔離度與空間隔離度 天線隔離度與空間隔離度是兩個不同的概念。 電磁兼容中的天線耦合問題 天線隔離度與空間隔離度 天線隔離度與空間隔離度在不同的問題中有不同的地位。 dB1電磁兼容中的天線耦合問題 天線隔離度與空間隔離度 ? 近區(qū)場與遠區(qū)場的隔離度分析與計算公式 前面我們介紹的天線的遠場條件只是對于一副天線而言的，在分析天線隔離度時，牽涉到了收發(fā)兩副天線，要保證兩天線 都在對方的遠場，就必須滿足 遠場條件： 其中， 是發(fā)射天線的最大尺寸 （等效直徑）， 是接收天線的最 大尺寸（等效直徑）。 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。 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)射天線的遠區(qū)中，或者發(fā)射天線不在接收天線的遠區(qū)中時，兩天線之間的相互干擾主要不是通過輻射場進行的，而是近區(qū)束縛場或者近區(qū)感應場。 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。運用上式計算近區(qū)場天線隔離度時是很不方便的。在實際工程問題中， 與 的計算是一個不容易解決的問題，如果用一些合適的電磁計算軟件則可以巧妙地繞過這個問題，這一方面的內容將在后面介紹。 )(tfT)(tf電磁兼容中的天線耦合問題 電磁信號的諧波干擾 通常把 時所得的 稱為基波，把 時所得到的各項分量一次成為二次諧波分量、三次諧波分量 …… 次諧波分量。 1?n )s in ( 11 ???tA 1?nn電磁兼容中的天線耦合問題 電磁信號的諧波干擾 發(fā)射天線在工作頻帶內的每一個頻率包括中心頻率被認為是發(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比基波的能量小。由頻帶范圍可以看出， HF發(fā)射天線的諧波會落到 VHF接收天線的頻帶內而對其產生干擾； HF和 VHF的諧波會落到 UHF天線的頻帶內而對其產生干擾；另外還有其它形式的相互干擾 .因此 ,需要對各種干擾狀況進行預估分析，主要是求解其相互間的隔離度。 電磁兼容中的天線耦合問題 機載天線的布局 隨著當代科學技術的不斷進步，機體、艦體、車體表面天線的數量越來越多，必須有一個合理的天線布局，才能使每個天線都正常的工作。 電磁兼容中的天線耦合問題 機載天線的布局 ?天線布置原則 (1) 預警機電子系統(tǒng)中各分系統(tǒng)的天線布置要考慮應充分發(fā)揮各分系統(tǒng)的戰(zhàn)技性能，完成各自所擔負的任務。 電磁兼容中的天線耦合問題 機載天線的布局 ? 天線布置初步考慮 (1 )探測雷達天線布置 考慮飛機氣動力學影響 ,參照以色列預警機 ,采用共形相控陣天線型式 ,天線置于機身兩側和前后。 (5)通信天線尤其是 V/ UHF天線數量多 ,頻段寬 ,要考慮減少相互影響 ,合理布局。如果是這樣，同一種方法肯定不能同時滿足以上的兩點要求，我們一般采用將高頻與低頻分開來處理的辦法，高頻部分運用已經很成熟的幾何繞射理論，低頻部分運用 Ansoft公司優(yōu)秀的 HFSS軟件分析的方法。不過有一種例外的情況，那就是如果有一對待分析的天線相距很近，那么計算這二者之間的隔離度時，就可以適當地選取系統(tǒng)中的一部分作為模型，忽略離天線較遠的系統(tǒng)結構的影響。第二，幾何繞射理論主要適用于高頻范圍。在我們所討論的情況下直射射線就是連接 S和 F的直線段，因此只存在一根直接射線。當物體是一多面體時，其邊界是一角錐面，陰影區(qū)是一角錐。 高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 當場源是點源時，直射場可以簡單地求出。 0?~),(),(~ rkjeFE ??? ????),(~ 0000 zyxr?高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 ?反射射線與反射場 一次反射射線是從 S經過物體表面上一個反射點 R而到達 F的。由于有這些困難，反射點常常是用數值搜索方法確定的。當問題中含有平面反射器時（在實際應用中常常是這種情況），就可以進行簡化。要使反射系數 有一個簡單的形式，我們需要建立合適的坐標系。擴散因子與 R附近的反射面的幾何形狀以及入射場的性質有關。只要確定了反射射線的行程，則應用上述公式就可以容易地求出反射場。因為繞射點固定在尖頂上，所以尖頂繞射射線就是由入射線和繞射線兩個直線段組成的。不過這些過渡區(qū)通常是很窄的，而在這些區(qū)域外尖頂繞射場常常是可以忽略的。下面首先介紹邊緣繞射中很重要的概念 —— 凱勒圓錐。這里已經確定了通過 F點的繞射射線，但是，顯然在以 D為頂點，以 D點切線為軸，頂角 的圓錐上的所有場點都滿足上式，這一圓錐就被稱作為凱勒圓錐。 高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計