【文章內容簡介】 SM天線安裝于機身前后位置。 電磁兼容中的天線耦合問題 機載天線的布局 (4) JTIDS天線布置 對 JTIDS天線布置考慮空對空 ,空對地通信 ,因此將它安裝于機身上下方。 (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。 在初步確定了天線在載體上的布局后 ,就可進行機載天線耦合干擾及天線方向圖的計算機預測與分析 ,通過不斷的調整天線的位置 ,找到最佳的天線布局。 高頻段天線隔離度的計算 ?引言 關于天線隔離度的計算方法有很多種，每一種都有某方面的優(yōu)點，也有適用的范圍。對于工程分析來說，當然是要求算法盡量簡便快捷，并且有較高的精確度。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。 高頻段天線隔離度的計算 在高頻部分，如果以 Ansoft公司的軟件 HFSS為工具計算天線間的隔離度，不僅僅能夠繞過繁雜的計算與冗長的算法，還能得到一個比較精確的解。但是由于電磁兼容分析的對象一般都是一個龐大的系統(tǒng)，在高頻部分有著很大的電尺寸，而 HFSS正是以有限元法為基礎的軟件，這樣的系統(tǒng)對于 HFSS來說意味著很大的計算量。因此，在高頻部分，由于計算機資源的限制，利用 HFSS來解決問題往往是行不通的。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?shù)剡x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。但是這樣仍然不能得到整個系統(tǒng)的電磁兼容分析結果。 高頻段天線隔離度的計算 為了克服這一困難，我們利用幾何繞射理論來解決這一問題。選擇幾何繞射理論主要有以下四點考慮，第一，用幾何繞射理論計算天線隔離度比較易于實現(xiàn)。第二，幾何繞射理論主要適用于高頻范圍。第三，運用幾何繞射理論計算出的隔離度結果有較高的準確度。第四，運用幾何繞射理論開發(fā)的算法易于用軟件實現(xiàn)，用軟件實現(xiàn)之后，就具有一定的通用性，給使用、維護、二次開發(fā)等等都帶來了方便。 高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 ?直射射線與直射場 直射射線就是從原點 S到場點 F的未受阻擋的射線。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。但是如果有一個繞射物體，則在物體擋住場源的空間中就存在一個陰影區(qū)。這時在源點 S和陰影區(qū)中的場點F之間就不存在直接射線。陰影區(qū)是由一錐體界定的，此錐體是由 S點和從 S看去時物體外邊界的閉合曲線所構成的。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 盡管可能有繞射物體存在，直射場通常仍按從源發(fā)出的自由空間場計算。顯然此時在天線和物體之間將產生相互作用，結果改變了當天線位于自由空間時的電流分布。不過，當物體位于天線的遠場區(qū)時相互作用是很弱的，因此在大多數(shù)工程應用中可忽略不計。 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。所謂點源是指具有確定的相位中心的天線，到場點的路程長度可以以相位中心為參考點。當天線比波長大得多時，就不存在這樣一個相位中心，此時就必須把天線分割成多個點源，然后對每個點源進行射線追蹤，并把與這些點源相對應的場迭加起來以求得總場。 高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 近場點的直射場的計算是簡單的，對于遠場計算，其遠場方向圖可以表示為： 其中 是到場點的射線（或其延長線）和相位參考面的交點。 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。費馬原理認為，反射點可根據使此距離取駐點值的要求確定 。值得注意的事實是，除非反射面是一平面，否則反射點的位置不能用解析方法解出。源點位于拋物面焦點的情況是可以得到解析解的特例之一。由于有這些困難，反射點常常是用數(shù)值搜索方法確定的。 高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 在實際應用中所遇到的物體大部分不是凸的而是凹的，這就使射線追蹤的問題復雜化了。其主要原因是可能發(fā)生多次反射。此時射線路程仍可用費馬原理確定。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。 高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 反射場和直射場一起構成了場點的幾何光學場。如下圖所示， 是入射光線， 是反射光線，把距離 記為 ，距離 記為 ，反射過程可以用下式表示： SR RFSR s? RF s)(~)(~ RERRE ir ??高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 其中反射系數(shù) 通常是一個 的矩陣， 分別是 點的入射場和反射場。于是上述方程把反射點的入射場和反射場聯(lián)系起來。要使反射系數(shù) 有一個簡單的形式，我們需要建立合適的坐標系。為此，我們引入如下圖所示的射線基坐標系 。 R 33? )()( REREri 和RR高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 選定這一特定坐標系之后， 可以表示為： 于是： 上式說明，沿射線基坐標系的 和 軸方向的兩個場分量是彼此獨立地反射的。如果要將 R點的反射場和場點 F地反射場聯(lián)系起來，就必須加入空間衰減，則有下式： R???????????????????100100vpRRR)(~)(~ RERRE ir ?????????ivriprEREERE????? ?jk srir esARERFE ??? )()(~)(~高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 擴散因子 描述空間衰減，而相位因子 則描述反射場沿射線從 R到 F的相位變化。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。如果假設入射場是球面波，則擴散因子可給定為： 其中和是反射波陣面在反射點的兩個主曲率半徑。如果令 和 是反射面在反射點的兩個曲率半徑，并令 和 是兩個相應的主方向，再令 為 和 之間的夾角， 為 和 之間的夾角。 )(sAr )exp (jks?))(()( 2121sssA rrrrr ??? ????1R 2R1?u 2?u1?s?? 1?u2? s?? 2?u高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 則反射波陣面的兩個主曲率半徑給定為： 其中 ， 是入射角。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。連續(xù)應用這一公式可以求出多次反射射線最終的場。 21220202,14co s1co s111RRRRsr ????? ???2221120s i ns i n1RRR?? ?? ?高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 ?尖頂繞射 尖頂繞射射線就是從源點經過一個尖頂?shù)竭_場點的射線。尖頂可能是錐體的頂點，也可能是平面轉角的頂點。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。只要尖頂沒有被繞射物體的一部分所遮擋，則尖頂繞射射線總是存在的。 高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 導出尖頂繞射場的漸進表示式是一件非常困難的工作。雖然常常認為尖頂繞射場是可以忽略的，但事實上在某些區(qū)域內尖頂繞射場的幅度等于直射場的幅度。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。 高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 ?邊緣繞射 高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 邊緣繞射射線是從源點 S經過邊緣上某一繞射點而到達場點 F的。邊緣可能是一條直邊、一條平面曲邊或一條非平面曲邊。最重要的兩種邊緣是直邊和圓邊。下面首先介紹邊緣繞射中很重要的概念 —— 凱勒圓錐。 設某一邊緣由此參數(shù)方程決定： ????????)()()(thztgytfx高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 其中 是一參量。于是從 經過曲線上任意一點 到 的距離是： 根據費馬原理經推導可得： t S),( zyxD F222222212121 )()()()()()( zzyyxxzzyyxxS ????????????0?? 21 ???? tsts ??高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計算 這一結果意味著切線矢量 和矢量 以及 之間的夾角是相等的。其次，此方程還意味著，由 和 S確定的入射平面以及由 和 F確定的繞射平面不必一定是同一平面。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。繞射射線是從繞射點出發(fā)，并沿凱勒圓錐向所有方向射出的。 t? 1?s? 2?st?t?)?a r c c o s (2 1st?? ??高頻段天線隔離度的計算 射線追蹤與電磁場的計