Количественно развязку характеризуют коэффициентом связи антенн, т.е. отношением мощностей принятого сигнала на выходе приемной и передаваемой на входе передающей антенн или обратной величины – коэффициента развязки. Для антенн в свободном пространстве эти коэффициенты определяются уровнем их диаграммы направленности (ДН) в направлении линии связи, пространственным разносом и дополнительными устройствами типа экранов, размещаемыми на линии связи. В случае бортового размещения в направлениях вблизи корпуса объекта вместо ДН в обычном смысле следует говорить просто об электромагнитном поле антенны, которое будет зависеть от конфигурации объекта; при этом связь антенн осуществляется как по пространству, так и вдоль геодезических линий по поверхности объекта [3,51,55,56].
Антенна и в целом антенно-фидерный тракт представляют собой избирательную по частоте систему, обеспечивающую в пределах рабочего диапазона наилучшие характеристики по согласованию, потерям и другим параметрам. Более того, в самих передатчиках (приемниках), как правило, принимаются меры по подавлению побочных и неполосных излучений (каналов приема). В связи с этим уровень данных помех обычно значительно ниже основного излучения на рабочей частоте, где в пределах главного лепестка ДН излучается более 80% мощности. Однако и этот уровень во многих случаях оказывается слишком велик.
Особенно острая проблема ЭМС при близком расположении РЭС, например, в приемно-передающих радиостанциях на борту летательного аппарата и др. Для нормальной совместной работы различных РЭС требуются значительные развязки, достигающие значений 60...100дБ и более. Проблема усложняется тем, что электромагнитные помехи (ЭМП) в ближней зоне имеют значительно более сложную структуру, чем в дальней. В таких условиях за счет одного антенно-фидерного тракта обеспечить требуемую развязку сложно, более реалистичным является комплексное решение с учетом частотных и временных различий, территориального разноса и других методов. Однако с помощью удачного выбора конструкции и типов антенно-фидерного тракта данную проблему можно значительно облегчить. Так, на фиксированных частотах можно развязать тракт приема и передачи, например, с помощью волноводного моста на 40...50дБ, даже если эти частоты совпадают. Высокая развязка может быть получена и между отдельными лучами многолучевой антенны, в частности, с помощью диаграммообразующей матрицы Батлера: эта развязка на фиксированной частоте может составить 30...50дБ, в диапазоне частот можно обеспечить развязку 30...40 дБ. Такогожепорядка развязку можно получить при использовании ортогонально поляризованных сигналов. Хороший результат по обеспечению развязки в ближней зоне может быть получен в том случае, когда антенные элементы взаимодействующих РЭС относятся к различному типу: электрическому (например, вибратор) и магнитному (например, щель), при этом их взаимодействие дополнительно ослабляется на 20lg(kl) дБ, где kl – электрический периметр антенны [57].
Наиболее характерными являются нежелательные взаимодействия между РЭС на частотах побочных излучений, когда поляризационные характеристики и характеристики направленности антенных устройств в значительной степени изменяются не только в области боковых лепестков, но и в пределах главного лепестка. При этом могут иметь место заметные изменения основного излучения. Так, в рупорном излучателе на l=0,5l0 одновременно существуют компоненты Н10 и Н20, в результате сложения полей этих волн образуется компонента НS , максимум излучения которой отличен от направления максимума на рабочей частоте f0 [57].
Во многих случаях может оказаться, что расположения РЭС однозначно выбраны или же разные варианты их расположения не приводят к приемлемому результату. В этом случае необходимо более подробно рассмотреть пространственно-поляризационные характеристики антенных устройств. При анализе электромагнитных взаимодействий в качестве ограничения выступает допустимый уровень нежелательных воздействий Рп.доп, не превышение которого обеспечивается различными методами, в том числе выбором поляризации и ДН антенных систем [25].
2.2. Помехозащищенность антенн. Ближнее и дальнее боковое
излучение
2.2.1. Решение вопросов ЭМС по ближнему боковому излучению антенн
При рассмотрении диаграммы направленности зеркальных антенн обычно выделяют три пространственные области, аппроксимирующие соответственно уровни реальной ДН в области главного луча, ближних БЛ и дальнего бокового излучения. В первой из них диаграмма направленности, в основном, определяется равномерной частью токов на излучающей поверхности. Это так называемая область апертурного излучения. Она содержит главный и несколько первых боковых лепестков. Для расчета диаграммы направленности в этой области используют апертурный и токовый методы. Вычисление диаграммы направленности по апертурному методу сводится к интегрированию поля в раскрыве антенны, определяемого обычно с помощью методов геометрической оптики. При использовании токового метода интегрирование проводится по зеркалу антенны, причем ток полагается равным удвоенному магнитному полю облучателя. Вычисления по обоим методам обеспечивают достаточно точные результаты, но токовый метод обладает более высокой точностью и общностью, в частности, позволяет определить кроссполяризационные характеристики антенны.
Во второй области (область дальнего бокового излучения) диаграмма антенны определяется излучением равномерной и неравномерной составляющих тока, прямым полем облучателя и т.п. Для расчета поля в этой области используют дифракционные методы, в основном метод ГТД. В третьей области, области заднего 6окового излучения, диаграмма в основном определяется дифракционными эффектами на кромках антенны. Для расчета ее также используется метод ГТД.
Желаемую форму ДН в дальней зоне, описываемую функцией F(u), можно получить с помощью соответствующего распределения поля по апертуре антенны, приближенно определяющегося как преобразование Фурье [58] с учетом конечности апертуры.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.