Электромагнитная совместимость радиоэлектронных устройств: Конспект лекций, Часть 1 (Рассмотрены методы обеспечения электромагнитной совместимости с помощью антенной техники), страница 3

Если в состав РТК входит N передающих (ПРД) и М приемных РЭС (ПРМ) различного назначения, то в РТК имеет место NM взаимодействий (дуэльных ситуаций). Для современных РТК  количество ситуаций NM может достигать нескольких десятков или сотен, поэтому их анализ возможен только методами моделирования на ЭВМ. Для обеспечения приемлемого совместного функционирования РЭС в канале nm (между n-м ПРД и m-м ПРМ) необходимо реализовать требуемую развязку Snm(f). В случае, когда развязка Snm(f) меньше допустимого для данного РТК, необходимы изменения в параметрах РЭС, геометрии расположения их антенн для увеличения развязки, или дополнительных мер.

По технической реализации варьируемые параметры РЭС можно разделить на несколько групп, базирующихся на рациональном выборе основных частот ПРД и ПРМ, оптимизации спектра сигнала ПРД, ограничении полос частот излучаемого и принимаемого сигналов, фильтрации побочных и внеполосных излучений на выходе ПРД и входе ПРМ; оптимизации геометрии расположения антенн РЭС, учете их направленных и поляризационных характеристик, использовании избирательных свойств антенн и фидерных трактов ПРД и ПРМ; введении единого временного регламента работы всех РЭС данного РТК, бланкировании или супрессировании РЭС.

Если при всех допустимых вариациях параметров величина Snm(f) по-прежнему меньше допустимого, то приходится прибегать к дополнительным техническим мерам – использованию в трактах передачи или приема мощности фильтров соответствующих частот. Эти дополнительные элементы снижают потенциал РТК в целом, ухудшают его массогабаритные характеристики и потому являются нежелательными.

Для уточненного определения фактических значений развязок Snm(f) пользуются  методами [1-2]:

− амплитудной оценки, учитывающей только уровни мощности излучаемых помех;

− амплитудно-частотной оценки, дополнительно учитывающей избирательные свойства излучающих и распределительных систем антенн ПРД и ПРМ;

− детальной оценки, учитывающей еще и пространственную или временную вероятности появления помех.

Любая спектральная составляющая сигнала ПРД на пути ко входу ПРМ проходит через фидерный тракт и антенну ПРД, внешнее пространство между антеннами ПРД и ПРМ, антенну и фидерный тракт ПРМ. На каждом из этих участков процесс распространения электромагнитного поля имеет свои физические особенности:

− мощность спектральных составляющих в фидерных трактах может переноситься разными модами волн со своими фазовыми скоростями и коэффициентами затухания;

− антенна ПРД по-разному трансформирует во внешнее пространство подводимую к ней мощность основной, внеполосных и побочных частот в зависимости от структуры ее распределительной и излучающей систем;

− электромагнитное поле, в апертуре антенны ПРМ является суперпозицией нескольких полей, порождаемых как прямым полем антенны ПРД, так и отраженными или дифрагированными его слагаемыми, возникающими из-за наличия окружающих проводящих поверхностей;

− мощность, поступающая на вход ПРМ, определяется как избирательными свойствами антенны и приемного тракта, так и параметрами возбуждающего их поля – амплитудно-фазовым распределением (АФР) и поляризацией.  Поэтому математическая модель реальной развязки Snm(f) может быть представлена в виде , где hk(f) (k=1,2,…К) – множитель, определяющий изменение электромагнитной энергии на пути от эмиттера к рецептору, обусловленное учетом k-го физического фактора. Для большинства практических случаев определения развязки достаточно учесть следующие девять (К=9) факторов:

− пространственная развязка с учетом многотрассовости h1 (f);

− избирательные свойства тракта ПРД (h2 (f));

− избирательные свойства тракта ПРМ (h3 (f))',

−  ”КУ” антенны ПРД на частоте f (h4 (f));

− “КУ” антенны ПРМ на частоте f (h5 (f)));

− нормированная ДН антенны ПРД (h6 (f));

− нормированная ДН антенны ПРМ (h7 (f));

− ослабление, обусловленное дифракцией на промежуточных поверхностях (h8 (f));

− различие в поляризации возбуждающего поля и антенны ПРМ (h9 (f)).

Конкретные значения множителей hk (f)), входящих в формулу для расчета развязки, определяются типом используемых в РТК антенн и избирательных элементов трактов. И если количество типов трактов сравнительно невелико – коаксиальные линии, волноводы различного поперечного сечения и микрополосковые линии, то разнообразие типов антенн и конфигурация металлических и диэлектрических поверхностей носителя на пути распространения электромагнитной энергии между антеннами весьма значительны.

По этой причине создание общих математических моделей, представляющих интерес для большого класса задач, затруднено. В большинстве работ задача обеспечения ЭМС рассматривается применительно к антеннам на подвижных носителях, в основном на самолетах, размеры элементов конструкции которых велики по сравнению с рабочими длинами волн, анализируемых РЭС. Это обстоятельство позволяет воспользоваться для расчета электромагнитных полей и развязки приближенными методами, например методами ГТД. Фюзеляж реального самолета аппроксимируется комбинацией более простых геометрических тел – круговым или эллиптическим цилиндром и конусом, а крылья – прямоугольными или скошенными тонкими пластинами. "Модульный" подход позволяет конкретизировать аналитические модели для ряда множителей.

1.2.2. Учет свойств радиотрассы при расчете пространственной развязки

Потери мощности при распространении волн в свободном пространстве увеличиваются по мере роста расстояния d между антеннами ПРД и ПРМ из-за сферической расходимости фронта волны.

Кроме того, в зависимости от величины d, длины волны l, высот поднятия антенн ПРД и ПРМ над подстилающей поверхностью, геометрии последней, вида поляризации радиоволн, а также от степени неоднородности промежуточной среды, подверженной значительным случайным изменениям, потери мощности в реальных условиях распространения могут увеличиваться за счет поглощения или рассеяния, или из-за пространственного перераспределения ее при интерференции. В общем случае множитель ослабления hk(f) описывается статистическими законами, характеризующими временные и пространственные изменения [7-8].