【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(chǎn)生的向接收天線方向上傳播的電場(chǎng)， 是入射電場(chǎng)經(jīng)繞射后到接收天線處的電場(chǎng)。 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(gè)系統(tǒng)中，為保證每個(gè)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(huì)壓制住有用信號(hào)，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(qiáng)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(shù)即是最大輻射方向的方向性增益值。記場(chǎng)強(qiáng)隨方向坐標(biāo)變化的歸一化方向性函數(shù)為 ，功率隨方向坐標(biāo)變化的函數(shù)為 ，它們二者之間的關(guān)系： 以分貝為單位的場(chǎng)強(qiáng)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(shù)與功率增益 天線在空間各個(gè)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(jié)構(gòu)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(chǔ)在天線近區(qū)場(chǎng)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(yuǎn)區(qū)場(chǎng)與近區(qū)場(chǎng)的概念以及判定 若已知源分布，求解電場(chǎng)與磁場(chǎng)分布時(shí)，一般首先根據(jù)源分布求解矢量位： 再由求出電場(chǎng)與磁場(chǎng)分布： 因此，討論電磁場(chǎng)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(jī)和接收機(jī)的天線，除了發(fā)射調(diào)諧頻率的無線電信號(hào)之外，還發(fā)射無意的交調(diào)失真信號(hào)。這些有意的發(fā)射信號(hào)和無意的發(fā)射信號(hào)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(rèn)為遠(yuǎn)場(chǎng)條件為： 近區(qū)感應(yīng)場(chǎng)條件： 近區(qū)束縛場(chǎng)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(chǎng)的主要成分是似靜場(chǎng)，在似靜場(chǎng)中，復(fù)數(shù)坡印廷矢量是一個(gè)純虛數(shù)，天線的有功功率密度為零，因此，似靜場(chǎng)的電磁能量是不會(huì)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(qiáng)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(yuǎn)區(qū)場(chǎng)功率密度增益隨方向坐標(biāo)的變化規(guī)律，具體定義如下：給定方向上的輻射強(qiáng)度與天線從所連發(fā)射機(jī)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(gè)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(chǎng)與遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的隔離度分析與計(jì)算公式 前面我們介紹的天線的遠(yuǎn)場(chǎng)條件只是對(duì)于一副天線而言的，在分析天線隔離度時(shí)，牽涉到了收發(fā)兩副天線，要保證兩天線 都在對(duì)方的遠(yuǎn)場(chǎng)，就必須滿足 遠(yuǎn)場(chǎng)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(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)。 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(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。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。 )(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。 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。 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。 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)。 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。 (5)通信天線尤其是 V/ UHF天線數(shù)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(shí)滿足以上的兩點(diǎn)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(yùn)用已經(jīng)很成熟的幾何繞射理論，低頻部分運(yùn)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(duì)待分析的天線相距很近，那么計(jì)算這二者之間的隔離度時(shí)，就可以適當(dāng)?shù)剡x取系統(tǒng)中的一部分作為模型，忽略離天線較遠(yuǎn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(dāng)物體是一多面體時(shí)，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(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 當(dāng)場(chǎng)源是點(diǎn)源時(shí)，直射場(chǎng)可以簡(jiǎn)單地求出。 0?~),(),(~ rkjeFE ??? ????),(~ 0000 zyxr?高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)算 ?反射射線與反射場(chǎng) 一次反射射線是從 S經(jīng)過物體表面上一個(gè)反射點(diǎn) R而到達(dá) F的。由于有這些困難，反射點(diǎn)常常是用數(shù)值搜索方法確定的。當(dāng)問題中含有平面反射器時(shí)（在實(shí)際應(yīng)用中常常是這種情況），就可以進(jìn)行簡(jiǎn)化。要使反射系數(shù) 有一個(gè)簡(jiǎn)單的形式，我們需要建立合適的坐標(biāo)系。擴(kuò)散因子與 R附近的反射面的幾何形狀以及入射場(chǎng)的性質(zhì)有關(guān)。只要確定了反射射線的行程，則應(yīng)用上述公式就可以容易地求出反射場(chǎng)。因?yàn)槔@射點(diǎn)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(gè)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(chǎng)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?qǐng)A錐。這里已經(jīng)確定了通過 F點(diǎn)的繞射射線，但是，顯然在以 D為頂點(diǎn)，以 D點(diǎn)切線為軸，頂角 的圓錐上的所有場(chǎng)點(diǎn)都滿足上式，這一圓錐就被稱作為凱勒?qǐng)A錐。 高頻段天線隔離度的計(jì)算 射線追蹤與電磁場(chǎng)的計(jì)