【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方向圖。 飛機(jī)機(jī)載天線相互干擾的分析 (a)單極天線位置 (b)波音 707機(jī)載天線配置 飛機(jī)機(jī)載天線配置圖 單極天線位于座艙蓋右后側(cè)。其工作波長(zhǎng)入等于 2 m～ 3 m。機(jī)身總長(zhǎng)約 5～ 7倍 λ。機(jī)身半徑約為 0． 6λ，天線根部所在機(jī)身框架橫斷面 AA39。的等效半徑 re=0． 725 m。 在機(jī)身中部左側(cè) B點(diǎn)處有天線 B。現(xiàn)分析超短波天線 A對(duì)天線B有無(wú)干擾。 超短波天線方向圖 圖 514發(fā)射天線方向圖 超短波天線是定向發(fā)射天線，它的方向圖如圖 (a)所示。其中主瓣增益 Gm . 式中， (θ2一 θ1)為天線主瓣在球坐標(biāo)系的仰角寬度 。 (φ2一 φ1)為天線主瓣在球坐標(biāo)系的方位角寬度。 天線旁瓣平均增益 GS為 Gs=一 8． 3+0． 5Gm (5． 22) 主瓣仰角 θ和方位角 φ定義為 對(duì)于方向圖中主瓣指向機(jī)身下方的天線。俯仰角和方位角按下述定義。 式中， Gt為發(fā)射天線 A的增益； Gr為接收天線 B的增益； 、 λ為傳播電磁波的波長(zhǎng)； D為兩天線之間電磁傳播的短程線。 天線之間電磁傳播的短程線 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常將機(jī)身形狀近似成圓錐體和圓柱體模型。這種形狀規(guī)則的旋轉(zhuǎn)幾何體的表面是可以展開(kāi)成平面的曲面，比較容易計(jì)算短程線 一般飛機(jī)的機(jī)頭部分都做成變截面的橢圓錐體，于是簡(jiǎn)化為圓錐體。機(jī)身則簡(jiǎn)化成圓柱體 米格型飛機(jī)天線統(tǒng)計(jì) 米格 15 米格 17 米格 17 I 米格 19 米格 21 I 米格 21Ⅱ 米格 23 通信 電 臺(tái) 1 1 1 1 1 I 1 無(wú) 線電羅盤(pán) 2 2 1 1 1 2 2 信 標(biāo) 接收機(jī) 1 1 1 1 1 1 1 雷達(dá) 1 1 2 1 1 1 1 回答器 4 4 4 敵 我 識(shí)別 器 1 1 1 1 8 8 8 無(wú) 線電 高度表 2 2 2 2 2 2 2 警告器 1 1 4 4 近程 導(dǎo) 航 設(shè)備 2 總計(jì) 8 9 8 8 18 23 25 天線間的相對(duì)位置 (1)兩根天線都在機(jī)身圓柱表面上； (2)一根在機(jī)身圓柱表面上，一根在圓柱表面外。 (3)兩根天線都在機(jī)身圓柱表面外； (4)兩根天線耦合路徑中有機(jī)翼或機(jī)身遮擋的情況 (1)兩根天線均在機(jī)身表面的情況 如果兩根天線均在圓錐體表面上，如圖 5— 16(a)中 P’1(ρl， θ1， z1)和P’2(ρ2， θ2， z2)。圖中采用圓柱坐標(biāo)系， ρ為圓柱面半徑， θ為坐標(biāo) P點(diǎn)在 Oxy平面投影與 x軸的夾角， ρl≠ρ2。 圓錐體表面兩點(diǎn)間的短程線呈螺旋狀，故稱(chēng)圓錐螺旋線。其長(zhǎng)度為 ? 如果兩根天線均在圓柱體表面上，如圖 5—16(b)中 P1(ρ1， θ1， z1)和 P2(ρ2， θ2， z2)，由于 ρl=ρ2=ρ1，圓柱螺旋線的長(zhǎng)度 ? 如果一根天線在圓錐表面上，一根在圓柱表面上，則螺旋線的長(zhǎng)度等于圓錐螺旋線長(zhǎng)度 Dy加圓柱螺旋線長(zhǎng)度 Dcy (2)一根天線在機(jī)身表面，一根天線在機(jī)身外的情況 P1(ρ1， θ1， z1)在圓柱表面上， P2(ρ2， θ2， z2)在圓柱體外面，兩天線短程線應(yīng)為園柱螺旋線 Dcy和直線 Dsl相加。 在 P1和 P2間的連線可以有多值解，而最小值是唯一的。最關(guān)鍵的是確定機(jī)身螺旋線與直線的交接點(diǎn)，因直線與圓柱面相切，因此稱(chēng)為交接切點(diǎn) Pi。最小短程線的切點(diǎn)坐標(biāo)為 天線 P2的波束指向角 θ2， φ2由下式?jīng)Q定 (3)兩根天線都在機(jī)身外的情況 天線 P1(ρl， θ1， z1)和天線 P2(ρ2， θ2， z2)都在圓柱體外， P1和 P2之間的連線也有很多條，但環(huán)繞機(jī)身的最短連線只有一條。這條線包括兩段直線和一段圓柱螺旋線。因此在圓柱面上有兩個(gè)切點(diǎn)t1和 t2，其坐標(biāo) θt1和 θt2由式 (5． 30)計(jì)算。 zt1和zt2計(jì)算如下： (4)兩根天線耦合路徑中有機(jī)翼或機(jī)身遮擋的情況 由于機(jī)身或機(jī)翼在天線電磁波的傳播路徑中影響了傳輸，使電磁波沿機(jī)身表面爬行或沿翼面繞射，此時(shí)需考慮遮擋或繞射效應(yīng)。 機(jī)身圓柱體的遮擋效應(yīng)，在傳輸函數(shù)中用遮擋因子 SFc表示，可按如下近似式計(jì)算： 機(jī)翼遮擋天線 P1(ρ2， θ1， z1)到天線 P2(ρ2， θ2，z2)的電磁波傳播，分析機(jī)翼的繞射效應(yīng)，用繞射衰減因子 SFw表示 導(dǎo)線對(duì)導(dǎo)線的耦合分析 導(dǎo)線在回路中的連接形式 導(dǎo)線與導(dǎo)線感應(yīng)耦合的一般原理 高頻線問(wèn)耦合分析 傳輸線信號(hào)反射定性分析 導(dǎo)線在回路中的連接形式 在電氣設(shè)備、電子儀器和用電裝置中，總是把內(nèi)部連接導(dǎo)線捆扎成一捆捆電纜。這樣既整齊美觀，又堅(jiān)固便于固定，還有利于維修檢查。但是，這樣卻使電纜內(nèi)部存在著不同程度的導(dǎo)線之間的耦合感應(yīng)作用，嚴(yán)重的會(huì)使設(shè)備遭受干擾而導(dǎo)致性能降級(jí)或功能不正常。據(jù)統(tǒng)計(jì)在一架大型飛機(jī)上電纜線質(zhì)量達(dá)數(shù)千 kg。在飛機(jī)上發(fā)生的各種類(lèi)型電磁干擾中有 60％是通過(guò)導(dǎo)線耦合路徑發(fā)生的，如圖所示。 電纜中導(dǎo)線之間的耦合干擾是電氣工程中最常見(jiàn)的干擾耦合模式之一。它是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備之間進(jìn)行電磁兼容分析的典型的干擾方式。 在系統(tǒng)內(nèi)部，設(shè)備 (或電路 )相互間的連接導(dǎo)線是構(gòu)成電纜的基本單元。常用的連接導(dǎo)線可分為四類(lèi)：塑膠絕緣導(dǎo)線、屏蔽導(dǎo)線、雙絞線和同軸電纜線。 任何兩個(gè)設(shè)備的相互聯(lián)系都通過(guò)導(dǎo)線構(gòu)成閉環(huán)回路，其結(jié)構(gòu)形式可歸納為兩類(lèi)： (1)單線對(duì)地閉合結(jié)構(gòu)，如圖 5— 21(a)所示，回路中電流 i通過(guò)共地導(dǎo)體返回。 (2)雙線結(jié)構(gòu)，如圖 5— 21(b)所示，回路電流 i通過(guò)兩根導(dǎo)線往返。 在這兩種基本結(jié)構(gòu)形式中，由于使用了不同類(lèi)型的導(dǎo)線，于是在實(shí)際工程中導(dǎo)線對(duì)導(dǎo)線相互間的耦合，可以有許多不同的組合，如圖 5— 22所示。 兩個(gè)設(shè)備間連線基本結(jié)構(gòu) 圖 521兩個(gè)設(shè)備間連線的基本結(jié)構(gòu) 圖 522設(shè)備間連線結(jié)構(gòu)的不同組合 常見(jiàn)連線 在兩個(gè)單線對(duì)地回路中有： ①兩根塑膠導(dǎo)線之間的耦合。 ②兩根屏蔽線間的耦合。 ⑧一根屏蔽線與一根塑膠導(dǎo)線的耦合。 在雙線往返回路中有： ④兩根塑膠導(dǎo)線間的耦合。 ⑤兩根屏蔽線間的耦合。 ⑥兩根扭絞線的耦合。 ⑦同軸電纜線內(nèi)外層的耦合。 ⑧兩個(gè)雙線回路相互串?dāng)_耦合。 導(dǎo)線與導(dǎo)線感應(yīng)耦合一般原理 兩根導(dǎo)線平行放在一起，一根有信號(hào)源 Es,其內(nèi)阻抗 Z01,負(fù)載阻抗 ZLl，通過(guò)地平面成閉環(huán)。另一根僅有阻抗 Zo2和 ZL2，也是單線對(duì)地結(jié)構(gòu)。兩個(gè)回路有公共地平面。有信號(hào)源的導(dǎo)線稱(chēng)為發(fā)射線，被感應(yīng)的導(dǎo)線稱(chēng)為接收導(dǎo)線。兩導(dǎo)線平行重疊的長(zhǎng)度稱(chēng)為有效長(zhǎng)度。 在兩導(dǎo)線間同時(shí)存在磁場(chǎng)耦合和電場(chǎng)耦合。在信號(hào)源頻率較低時(shí)，導(dǎo)線的長(zhǎng)度 l遠(yuǎn)小于信號(hào)波長(zhǎng) λ(l《 λ)，可以用集中的互電感參數(shù) M12和互電容參數(shù) C12來(lái)表示電磁耦合。每個(gè)導(dǎo)線在自己回路中還有導(dǎo)線電阻對(duì)信號(hào)電流的影響，導(dǎo)線的自感效應(yīng)及對(duì)地的電場(chǎng)感應(yīng)，也分別用等效集中參數(shù) r， L和 Co來(lái)描述。因此圖 (a) 共地雙線相互間的感應(yīng)耦合可以表示為圖 (b)的等效電路，導(dǎo)線間的電場(chǎng)感應(yīng)和磁場(chǎng)感應(yīng)近似描述成集中參數(shù)電路。若信號(hào)源 Es和各阻抗參數(shù)已知，可計(jì)算接收線中 Zoz和 ZL2的感應(yīng)電壓和電流。 導(dǎo)線有效長(zhǎng)度和信號(hào)波長(zhǎng)關(guān)系 兩導(dǎo)線間的有效耦合長(zhǎng)度 l應(yīng)遠(yuǎn)小于信號(hào)波長(zhǎng) λ的情況，可以認(rèn)為導(dǎo)線上的分布參數(shù)是處處相等的，也就是均勻分布的，因此可以用集中參數(shù)電路來(lái)等效分析。 如果信號(hào)波長(zhǎng)比導(dǎo)線長(zhǎng)度短，那么電磁波的變化周期就和它在導(dǎo)線上傳輸?shù)臅r(shí)間相近，沿線路長(zhǎng)度上電壓 (電流 )的分布不再均勻。一般來(lái)說(shuō)信號(hào)頻率越高，線間耦合的不均勻性越嚴(yán)重，因此使用集中參數(shù)來(lái)描述線間電磁耦合的誤差越大，于是不再適用。由此可見(jiàn)，只有在導(dǎo)線有效長(zhǎng)度與信號(hào)波長(zhǎng)相比較被認(rèn)為是“足夠短” (l《 λ)的時(shí)候，使用集中參數(shù)的等效電路分析才是比較精確的。 電磁兼容工程中頻率的高低是以其波長(zhǎng)與電路結(jié)構(gòu)比較來(lái)劃分的，一般以波長(zhǎng) λ=10l作為界限， λ10l稱(chēng)