При оценке внутрисистемной ЭМС наиболее существенными факторами являются сферическая расходимость и интерференция прямых и отраженных волн. При сложной форме подстилающей поверхности длины пути отраженных волн вычисляют, как правило, численными методами.
В большинстве случаев расположения антенн на поверхности летательного аппарата (ЛА) существует одна отраженная волна и коэффициент h1 (f), дБ может быть записан в виде [59]
где Г=|Г|exp(iq) – комплексный коэффициент отражения; Dd – разность хода отраженной и прямой волн.
В случае межсистемной ЭМС существенными для множителя h1 (f) могут оказаться также такие факторы, как метеоусловия вдоль радиолинии, характер затухания в зоне полутени и тени, а также зависимость затухания в атмосфере от частоты. Напряженность поля Е на расстоянии d в области полутени и тени от передающего РЭС мощностью Р и коэффициентом усиления антенны G описывается выражением [2,3,9]
где множитель ослабления h в общем случае определяется формулой Фока [6].
Влияние на затухание радиоволн таких факторов, как метеоусловия (существенные для длин волн l<0,1 м), поглощение в ионосфере, дальнее тропосферное рассеяние (преобладающее на дальностях d>(3...5) d0, где d0 – расстояние прямой видимости), имеет сложный статистический характер [7] и зависит от времени года, солнечной активности и т. п. Соответствующие количественные зависимости можно найти в [2].
1.2.3. Ослабление электромагнитного поля за счет дифракции
Соответствующий коэффициент во многих приложениях можно оценить методами ГТД. Для уменьшения объема вычислений и возможности моделирования тел более сложной формы, как уже отмечалось выше, реальные металлические поверхности на пути распространения электромагнитной энергии заменяют более простыми геометрическими поверхностями – цилиндрическими, коническими, плоскими, для которых можно алгоритмизировать процесс определения точек касания и отрыва лучей. Применительно к ЛА фюзеляж аппроксимируется, как правило, цилиндром, носовая часть – усеченным конусом, а крылья, стабилизатор и киль – плоскими пластинами соответствующей формы и толщины.
Рис.1
Для определения ослабления электромагнитного поля на цилиндрической поверхности (рис.1), радиус которой r>>l, при прогнозировании ЭМС принята следующая оценка [2,10], выраженная в децибелах:
r – радиус цилиндра; qn – центральный угол между точками касания и отрыва луча между антеннами, Ln – длина дуги между этими точками;
При дифракции на конической поверхности ослабление мощности электромагнитного поля по сравнению с ослаблением на цилиндре характеризуется дополнительным множителем и коэффициент ослабления поля в этом случае примет вид
,
где g – половина угла при вершине конуса.
Для определения ослабления электромагнитного поля при дифракции на кромке крыла (крае полуплоскости) принята следующая оценка [56]
,
где Lкп – расстояние от точки на кромке крыла до приемной антенны; q1 – угол между осью z (в локальной системе координат, где ось х направлена вдоль кромки крыла, ось z – перпендикулярна кромке в плоскости крыла, ось у – перпендикулярна крылу) и проекцией набегающею луча на плоскость oyz; q2 – угол между осью z и проекцией принимаемого луча на плоскость oyz; b – угол между набегающим лучом и плоскостью oyz (рис.2).
Рис.2
Затенения элементами конструкции фюзеляжа могут существенно увеличить развязку между антеннами, однако из-за большого количества антенн в РТК на летательных аппаратах (ЛА) не всегда удается этим способом обеспечить желаемую развязку Snm(f). Поэтому представляют интерес исследования специальных структур поверхностей, способствующих более сильному затуханию мощности электромагнитной волны при распространении ее вдоль таких поверхностей. Эти структуры представляют собой импедансные покрытия, например, тонкий диэлектрический слой с системой проводников, нанесенных на него печатным способом [11], или ребристую структуру.
Дополнительные трудности возникают при моделировании антенн коротковолнового диапазона. Если длины волн излучения сравнимы с размерами ЛА, излучателем является весь корпус аппарата, причем распределение амплитуд и фаз токов на поверхности ЛА имеет сложный вид, на некоторых частотах диапазона отмечаются резонансные явления. При расчете антенн KB диапазона принимают следующие допущения: если возбудитель не создает электрической (магнитной) составляющей поля, перпендикулярной плоскости симметрии ЛА, то на его поверхности возникает симметричное (несимметричное) распределение токов. В первом случае можно пренебречь излучением крыльев и стабилизатора, во втором – излучением фюзеляжа [12,13]. Возбужденные элементы ЛА заменяются далее эквивалентным диполем, поле излучения которого известно.
1.2.4. Избирательные свойства трактов ПРД и ПРМ
Для коаксиальных трактов с достаточным для практики приближением можно полагать h(f)=0дБ. Волноводные тракты являются фильтрами верхних частот, частоты среза которых зависят от формы поперечного сечения тракта и типа распространяющейся волны. Например, для прямоугольного волновода и наиболее употребительного на практике типа волны H10 критической является длина волны lкр=2a, где а – размер широкой стенки волновода. Затухание вдоль оси волновода длины l мощности этой моды можно описать функцией, выраженной в децибелах:
.
Выражения h2,3(f) для других волноводных и полосковых линий передачи и типов мод во многом аналогичны.
1.2.5. Свойства антенн ПРД и ПРМ
РЭС, входящие в состав РТК, функционируют, как правило, в различных частотных диапазонах, т.е. рабочая частота ПРД часто не принадлежит диапазону рабочих частот антенны ПРМ. Поэтому при анализе ЭМС важной задачей является определение характеристик излучения антенн не только на рабочей частоте, но и на ее гармониках.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.