机载天线隔离度的分析计算与仿真
天线隔离度计算范文
天线隔离度计算范文
在一个多天线系统中，存在着天线之间的相互耦合和干扰现象。
这些
干扰可能会导致接收天线接收到无关信号或者发射天线发送的信号被其他
接收天线接收到，从而降低了系统的性能。
因此，准确计算天线隔离度是
非常重要的。
其中S21表示天线2的发射信号到达天线1的接收信号之间的耦合系数，S11表示天线1的发射信号到达天线1的接收信号之间的反射系数。
通过这个公式，我们可以计算出天线隔离度的数值。
该数值是以分贝（dB）为单位，表示天线之间的隔离程度。
数值越大，表示隔离程度越好，天线之间的相互干扰越小。
另一种计算天线隔离度的方法是通过进行实际测量。
这种方法可以更
加准确地得到天线隔离度的数值，但需要一定的实验条件和设备。
在实际
测量中，可以使用网络分析仪来测量天线之间的S参数，然后利用公式进
行计算。
除了计算天线隔离度，还需要考虑一些其他因素。
例如，天线之间的
物理距离和天线的方向性也会对天线隔离度产生影响。
在设计多天线系统时，需要合理选择天线的安装位置和方向，以最大程度地提高天线隔离度。
总而言之，天线隔离度的计算是非常重要的，可以帮助评估多天线系
统的性能和可靠性。
在设计和优化多天线系统时，需要选择适当的计算方法，并考虑其他因素，以确保天线之间的干扰最小化，从而提高系统的性能。
隔离度的计算
隔离度的计算隔离度的计算所谓自激是指经直放站放大后的信号再次进入接收端进行二次放大，导致功放工作于饱和状态。
直放站的自激只出现在无线直放站中，由于光纤直放站是直接耦合基站信号，所以光纤直放站不会产生自激。
关于自激解释如下：比如温度变化引起放大器增益变化、隔离度改变，基站参数改变造成直放站输入信号增大等。
调试直放站时，切不可过分追求直放站的放大作用而将增益调得过大，一定要留有余地。
直放站安装不当，收发天线隔离度不够，整机增益偏大时，输出信号经延时后反馈到入端，致使直放站输出信号发生严重失真产生自激，信号自激的频谱，发生自激后信号波形质量变差，严重影响信号质量。
克服自激现象的方法有两种，一是增大施主与重发天线的隔离度，二是降低直放站增益。
当要求直放站覆盖范围较小时，可采用降低增益的办法，当要求直放站的范围较大时，应增大隔离度，工程中主要采用以下几种方法：-增大收发天线的水平及垂直距离-增加遮挡物，如加装屏蔽网等-增加施主天线的方向性，如使用抛物面天线-选用方向更强的重发天线，如定向角度天线-调整施主与重发天线的角度和方向，使两者尽量背向直放站系统中的隔离度主要是由直放站接收天线和直放站的发射天线间的隔离损耗所决定。
隔离度I的计算方法如下：I=F/BD+LW+ F/BP+LP 收发隔离要求：I-10≥GREP式中：F/BD施主正对基站方向天线的前后比；F/BP覆盖天线的前后比；LW障碍物损耗GREP直放站的增益LP自由传播空间损耗，LP=32.4+20LOGD+20LOGF；D两天线间的距离，单位KMF频率，单位：MHZ测量收发隔离度收发隔离度，即信号从直放站输出端口至输入端口的空中路径衰减值，其大小直接影响着直放站的增益配置，在确定天线位置后，一定要测量隔离度。
直放站前向输出功率比反向输出功率大，主要考虑前向链路的收发隔离度。
收发隔离度分为水平隔离度和垂直隔离度。
水平隔离度Lh用分贝表示公式如下：Lh=22.0+20log10(d/λ)-(Gt+Gr)+(Xt+Xr) (1)其中：22.0为传播常数d为收发天线水平间隔（单位：米）λ为天线工作波长（单位：米）Gt、Gr分别为发射和接收天线的增益（单位：dB）Xt、Xr分别为发射和接收天线的前后比（单位：dB）垂直隔离度Lv用分贝表示公式如下：Lv＝28.0+40log10(d/λ) (2)其中：28.0为传播常数d为收发天线水平间隔（单位：英尺）λ为天线工作波长（单位：英尺）按照工程设计要求，隔离度L（dB）应大于直放站最大工作增益Gmax约10-15dB。
机载天线间耦合度分析计算
维普资讯
・
２ ０・
航 空 计 算 技 术
第３ ７卷 第 ６期
ｒ． ７ ５ ４ ６×１ ０～， Ａ＜ ６ 当 ２
线 的位置 ， 出两天线 的耦 合 系数如 图 ４所 示 。 得 当两 天线分 别 在 两机 翼 上 时 ， 侧 机 翼 上发 射 天 一 线 直角 坐标 为 （ ｍ， ． ｍ，７ ， 变另 一 侧机 翼 上 ０ 一３ ８ ２ ｍ） 改 接 收 天线 的坐标 ， 出两 天线 的耦 合 系数如 图 ５所 示 。 得
／ 一 、
离（ 。 ｍ） 考虑 屏蔽 系数后 ， 写成 （ 贝） ｏ ／ 分
＝
∞
、
Ｇ Ｇ 叼 Ｓ２０ 【 １Ｋ （ ， ， ＋ １。 ＋ ＋ ＋ ０ｌ ＿ ｇ ５ ）
、
篥
式（ ） ５ 中系数 Ｋ有 一 个 负 号 。 由于 圆柱 有 屏 蔽性 ， 因 此 它可 以减 小天线 间的耦合 因子 。
图 １ 屏 蔽 系数 的确 定
个在 机 身上 时 ， 短 距 离 是 直 线 和 椭 圆螺 线 的 组 合 。 最
当两 个 天线分别 在 两机 翼 上 ， 短 距 离 沿着 机 身和 机 最 翼， 由两 条直线 和一 条椭 圆螺 线组 成 。
１ 原 理 通 常 ， 线 间远场耦 合 系数定 义 为 天
极化 匹配系数 、 屏蔽 系数 、 发射 与接 收天线间最短距 离等 因素决 定。仿 真计算给 出 了飞机上不 同部
位 两 天 线 间 的耦 合 系数 。
关 键 词 ： 载 天 线 ； 合 系数 ；电磁 兼容 性 机 耦
中 图分 类 号 ：Ｎ ２ Ｔ ８ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ １６４ ２ ０ ） ６ ０ ９０ １７ － Ｘ（０７ ０ ０ １ － ５ ３
天线隔离度计算
0.32
0.43 0.32
40.33
1.70 0.32
2.54
0.43 0.32
40.33
1.70 0.32
11.37
0.43 0.32
180.16
1.70 0.32
说明：
本计算公 式仅适用 于两天线 平行排布 的情况， 即天线最 大辐射方 向平行情 况。
CDMA20 00 1X与
GSM900 间天线隔 离(m)要 求：
为降低两 系统间干 扰，天线 要有一定 的隔离 度，其取 决于天线 辐射方向 图和空间 距离及增 益， 通
常不考虑 电压驻波 比引入的 衰减。引 入下公 式：
垂直排 列：
水平排 列：
Lv=28+40*lg(k /λ) (dB)
Lv=22+20*lg(d /λ)-(G1+G2)(S1+S2) (dB)
CDMA20 001X （定）与 联通 GSM900 （全）：
CDMA20 001X （定）与 移动 GSM900 （全）：
CDMA20 001X （全）与 联通 GSM900 （定）：
CDMA20 001X （全）与 移动 GSM900 （定）：
CDMA20 001X （全）与 联通 GSM900 （全）：
在一般的 工பைடு நூலகம்中， 我们都考 虑平行排 布情况， 90度方向 副瓣电 平，（如 图1）。 当天线非 水平排布 时，考虑 倾斜方向 的副瓣电 平，（如 图2）。
当天线背 对时，副 瓣电平最 小。 当天线正 对时，副 瓣电平最 大，即为 主瓣方向 。
在这里， 只需要修 改λ，隔 离度， G1， G2， S1，S2的 值，水平 间距和垂 直间距将 自动计算 获得。
机载相控阵天线近场测试补偿算法的研究及仿真
机载相控阵天线近场测试补偿算法的研究及仿真机载相控阵天线近场测试补偿算法的研究及仿真摘要随着雷达技术的快速发展，雷达天线测试技术也应不断满足多种新型雷达天线的测试要求，不仅要提高测试精度，随着雷达天线的复杂化，对测试系统的计算能力也提出了更高的挑战。
传统的雷达天线测试技术主要是远场天线测试技术，通过远场测试分析雷达的辐射特性。
虽然远场测试能够反映出雷达天线的基本性能，但也有许多方面的不足，很容易受到外界环境的影响，不能够准确地反映出雷达天线的特性参数等。
所以对新一代雷达天线测试技术的研究显得越发重要。
新一代天线测试技术是以近场测量技术为代表，近场测量技术具有测试精度高、抗干扰能力强、计算分析能力强等特点，这种天线近场测试系统已经广泛应用于多种雷达天线的测试过程。
与此同时，具有能够测量远距离、较强抗干扰能力等特点的相控阵雷达技术慢慢地开始引导雷达技术发展并成为其发展的主要方向。
因此现在对相控阵雷达天线的研制与设计也提出了更高的要求。
本课题所集中处理的问题具体包括，先由以近场-远场变换为理论依据，通过近场电场来求解出其理论的远场电场表达式；然后采取偶极子阵列仿真模型，获取其某一平面的远场电场的仿真表达式，进而将仿真运行与理论运行得出的远场方向图做对比，看是否完全重合，若存在差异，分析可能造成误差的主要因素；最后，分析造成近场测试过程中误差的因素对测量效果的影响,并讨论误差范围，进而由误差补偿方法对误差进行修正。
关键词：相控阵雷达，天线近场测试，近场-远场变换，偶极子阵列IThe research and simulation of the near-field radar antennameasurementAbstractWith the rapid development of radar technology,the radar antenna testing techniques should also be evolved to meet a variety of radar antennas.Such a testing technology not only should be improved precision accuracy,but also could be developed to meet the challenges of the calculation capability of the testing system,because of the complication of the radar antenna.The traditional radar antenna testing technology is mainly far-field antenna test technology that achieved by testing and analyzing the radiation characteristics of radar in the far-field.although the far-field test that reflects much fundamental in the basic performance of the radar antenna, but there has disadvantages in several aspects,the study of a new generation of radar antenna testing technology becomes more and more important .A new generation of testing technology radar antenna is based on the near-file test technology,the near-file test technology has the advantages of high precision,strong anti-interference ability ,excellent calculation and analysis ability,and the near-file test technology has been widely used in a variety of radar antenna testing process.In this paper,the solution of the problem is to calculate the limit far-field value through near-field electric field of the radiation of the electronic equipment or system and the near-field to far-field transformation,and to test and analysis the error.Finally,the error accuracy problem of the near-field measurement technology is analyzed.Key words: Phased-array radar ; Near-field antenna measurement ; Near-field to Far-field transformation；dipole arrayII目录论文总页数：23页摘要------------------------------------------------------------------------------------------------ II Abstract -------------------------------------------------------------------------------------------- II 第一章引言 -------------------------------------------------------------------------------------- 11.1 研究的背景 ---------------------------------------------------------------------------- 11.2 研究的意义 ---------------------------------------------------------------------------- 21.3 研究状况的分析 ---------------------------------------------------------------------- 31.4 研究的主要成果 ---------------------------------------------------------------------- 31.5 论文的结构 ---------------------------------------------------------------------------- 4第二章天线近场测试的原理 ----------------------------------------------------------------- 52.1 天线近场测试的论述 ---------------------------------------------------------------- 52.2 平面波展开原理 ---------------------------------------------------------------------- 62.3近场-远场外推变换 ------------------------------------------------------------------- 9第三章相控阵雷达天线的原理 -------------------------------------------------------------- 93.1 相控阵雷达天线的论述 ------------------------------------------------------------- 93.2 相控阵天线的方向图函数 -------------------------------------------------------- 10 第四章机载相控阵天线近场测试误差仿真及分析------------------------------------ 144.1 采样间隔对结果的影响 ----------------------------------------------------------- 144.2 幅相测量误差对结果的影响 ----------------------------------------------------- 164.3 远场补偿方法 ----------------------------------------------------------------------- 184.3.1 根据阵元相移量算法找出频率关系--------------------------------------- 184.3.2 理论上的补偿算法 ------------------------------------------------------------ 194.3.3 补偿算法的仿真 --------------------------------------------------------------- 19 第五章总结 ------------------------------------------------------------ 错误！未定义书签。
天线隔离度计算的若干关键问题分析
／Ｌ
）＋ （ Ｒ乩
（） １
的感 应场 造 成 的 ，该 感 应场 的电 场强 度 和距 离 平方
成反 比。这样 就容 易生成 较 大 的隔离度 。
其 使 用 条件 是 当两 天线 间 距 近似 满 足 远 场 条
垂 直 隔离公 式是 ：
Ｉ［ ］２ ＋ ０ｇ ｄ／） ｖ Ｂ＝ ８４ １ ｖ ｄ （ Ａ （ ３ ）
其 中ｄ【 是发 射天 线 与接 收 天线 之 间 的垂 直距 ｍ】 离 。 由于垂 直 隔离度 公式 不 能 由弗 里斯 公 式 直接 导 出， 曾经存 在 一定 的疑 义 ， 一定 程 度 上影 响 ｈ 式 也 ｒ 公 在 工程 应 用 的信 心嘲 。近 年来 我 国的研 究人 员对该 公
水 平 角 ｑ ０ ， 性 量 纲 ｅ ￣线 ＝
９ ３ ０ ０
图 １ 天 线 之 间混 合 隔 离示 意 图
收天 线之 间 的垂直 夹角 。 从 国 内外 一 些 测 量 和 实 验 的对 比可 以看 到 ， 计
０Байду номын сангаас
算 公式 基本 上 是准 确 的 ， 以满 足工 程需 要精 度 。天 可 线 隔 离作 为一 种 电磁 现 象 ，受 到 远场 近场 、周 边 物
件， ： 即 ｄ＞ Ｄ／ ｈ２ ２ Ａ （ ２ ）
除 以上水 平 隔离 和 垂直 外 ，还可 以进 行 混合 隔
离 ， 图ｌ 示 。 如 所
混合 隔离 度可 以采用 下式 进行 计算 ：
Ｉｉ（ 一 （ ／０ ） Ｍ＝Ｉ ９ 。＋ ￣ ｖ （ ４ ）
其 中（ ） （ ） 中 ： ｉ１发射 天 线 和 接 收天 线 １和 ２ 式 Ｄｍ ：
天线隔离度计算公式
天线隔离度计算公式好嘞，以下是为您生成的关于“天线隔离度计算公式”的文章：在咱们通信领域，天线隔离度可是个相当重要的概念。
说起这个天线隔离度的计算公式，那还真有不少门道。
我还记得有一次，我跟着一个通信工程的团队去实地考察一个基站的建设。
那时候天气特别热，太阳火辣辣地烤着大地，我们一群人汗流浃背的。
到了地方，大家就开始忙活着测量各种数据，其中就涉及到天线隔离度的计算。
当时负责计算的工程师一脸严肃，拿着本子和笔，嘴里不停地念叨着那些公式和参数。
我在旁边好奇地看着，心里琢磨着这看似简单的天线，背后居然有这么复杂的计算。
那咱先来说说这天线隔离度到底是啥。
简单来讲，天线隔离度就是指两根或者多根天线之间信号相互影响的程度。
如果隔离度不够，那信号就可能会出现干扰、衰减等各种问题，就好比两个人在一间屋子里同时大声说话，谁也听不清对方说啥。
天线隔离度的计算公式通常是这样的：隔离度（dB） = 22 +20log10（f（MHz）） + 20log10（d（m））。
这里面，f 表示频率，d 表示天线之间的距离。
比如说，频率是 2000MHz，天线之间的距离是 5 米，那咱们来算算。
先算 20log10（2000），这就约等于 66dB 。
再算 20log10（5），约等于 14dB 。
然后把 22 加上这两个数，22 + 66 + 14 ，最后得到的隔离度大约就是 102dB 。
这个公式看起来简单，可实际运用的时候，那可得小心谨慎。
因为频率和距离的测量都得非常精确，稍微有点偏差，算出来的隔离度就可能差之千里。
就像那次在基站考察的时候，有个小伙子因为测量距离的时候没看准，多算了 10 厘米，结果算出来的隔离度完全不对，整个方案都得重新调整。
大家都急得不行，又得重新测量重新计算。
在实际的通信工程中，为了保证良好的通信质量，我们往往需要根据不同的场景和需求，来计算出合适的天线隔离度。
比如在城市里，高楼大厦多，信号反射干扰大，对天线隔离度的要求就更高；而在空旷的郊外，干扰相对少一些，要求可能就没那么严格。
隔离度计算方法和详细干扰分析
来表示，此时Pspu为多路信号合路产生的互调信 号功率。
10.05.2020
12
3、大功率发射信号对接收机的阻塞影响
当一个较大干扰信号进入接收机前端的低噪放 时，由于低噪放的放大倍数是根据放大微弱信 号所需要的整机增益来设定的，强干扰信号电 平在超出放大器的输入动态范围后可能会将放 大器推入到非线性区，导致放大器对有用的微 弱信号的放大倍数降低，甚至完全抑制，从而 严重影响接收机对弱信号的放大能力，影响系 统的正常工作。
在TIA/EIA-97-D《CDMA基站子系统最低性能标准》 的要求，没有对2G频带左右的带外阻塞指标做规定， 因此按照阻塞干扰公式 Eoverload=Ctotal_interfering-LRX_Filter-CAFF_RX 来计算阻塞干扰所需要的隔离度。
其中CDMA基站的接收滤波器对其他信号的衰减 LRX_Filter一般都在60dB以上；CDMA系统接收机 1dB压缩点一般为-18dBm，根据以上隔离度准则， CDMA基站RX接收到的载频总功率应比1dB压缩点 低5dB，即CAFF_RX＝-23dBm。
825-840
1230
-113
5
1710-1725
200
-121
8
1900-1920
288
-119
5
1920-1980
3840
-108
4
2400-2483.5 22000
-101
5
-36 dBm -41.8 dBm -40.2 dBm
-29 dBm -21.4 dBm
72 dB 71 dB 74 dB 75 dB 74.6 dB
频率（MHz）
1920-1980 1900-1920/ 1980-1920
隔离度计算方法和详细干扰分析
825－835
870－880
885-909
930-954
909－915
954－960
1710－1730
1805－1825
1745－1755
1840－1850
1900－1920
1920－1980
2110－2170
1880－1920和2010－2025
2400-2483.5
10.05.2020
4
10.05.2020
MCL≥Po－Pb
10.05.2020
14
通常也把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率 值定义为输出功率的1dB压缩点。为了防止接收机过 载，从干扰基站接收到的总载波功率电平需要低于它 的1dB压缩点。 因此，在接收机过载方面，也可以如下计算：
Eoverload=Ctotal_interfering-LRX_Filter-CAFF_RX Ctotal_interfering：干扰基站天线连接处的载频总功 率（dBm）； LRX_Filter：被干扰基站的接收滤波器在干扰基站发 射带宽内的衰减（dB）； CAFF_RX：被干扰基站天线连接处接收到的载频总 功率（dBm）； Eoverload：隔离度要求（dB）。
10.05.2020
17
系统 LRX_Filter CAFF_RX
GSM DCS180
0 WCDMA
60dB
-23 dBm
最大发射功率 Ctotal_interferin
g
43 dBm
隔离度要求 （dB）
6 dB
43 dBm
6 dB
43 dBm
6 dB
10.05.2020
18
3、WCDMA系统对于阻塞干扰的要求如下表所示：
天线隔离度计算的若干关键问题分析_焦卫平
数据通信2011.4摘要：在移动通信系统的共建共享分析中，天线隔离度是一个关键参量。
文章给出了通常使用的3个天线隔离度计算公式，并且明确了其使用条件。
此外还辨析了若干关键问题：天线隔离度要求和天线隔离度的关系、近场耦合对天线隔离度的影响、金属塔架对天线隔离度的影响、频率关系对天线隔离度的影响、多天线隔离场景的分析。
关键词：天线；隔离度；耦合；塔架；频率图分类号：TN8文献标识码：A焦卫平胡刚（中国移动通信集团设计院有限公司北京分公司北京100038）天线隔离度计算的若干关键问题分析收稿日期：2011-07-18天线隔离度问题是移动通信系统干扰和电磁兼容特性分析的基本问题，特别是在蜂窝系统距离很近或者共享塔架时。
业界通常使用3个公式来计算天线隔离度，但是一些技术人员在工程实践中往往不能确切地理解概念。
同时，遇到复杂应用场景时，计算将不仅仅是3个公式那么简单，天线隔离度的计算还受到近场远场、金属塔架、频率配置关系、多天线互干扰等的影响。
本文旨在简要探析这些关键问题，以形成天线隔离度的全面的、正确的观念。
1天线隔离度计算基本公式目前天线隔离度计算使用3个基本的公式，这在我国行业标准中也有所反映[1]。
其中水平隔离度公式是：I H [dB ]=22+20lg d hλ-(G Tx +G Rx )-(SL (φ)Tx +SL (θ)Rx )(1)其使用条件是当两天线间距d h 近似满足远场条件，即：d h >2D 2/λ(2)其中（1）和（2）式中：D[m]：发射天线和接收天线的最大尺寸；d h [m ]：发射天线与接收天线之间的水平距离；λ[m ]：接收频段范围内的无线电波长；G Tx[dBi ]：发射天线在干扰频率上的增益；G Rx [dBi ]：接收天线在干扰频率上的增益；SL (φ)Tx [dB ]：发射天线在两天线中心连线的角度方向上的副瓣电平（相对于主瓣方向，为负值）；SL (θ)Rx [dB ]：接收天线在两天线中心连线的角度方向上的副瓣电平（相对于主瓣方向，为负值）。
天线仿真数值计算方法
天线仿真数值计算方法天线仿真是一种通过计算机模拟和计算的方法，用于研究和设计无线通信系统中的天线特性。
天线仿真的数值计算方法主要包括有限差分时间域方法（FDTD）、有限元方法（FEM）、矩量法（MoM）和时域积分方程方法（TDIE）等。
其中，有限差分时间域方法（FDTD）是一种广泛应用于天线仿真的数值计算方法。
该方法通过在空间和时间上对波动方程进行差分，将连续的偏微分方程转化为离散的差分方程进行求解。
FDTD方法的优势在于可以同时模拟天线的时域和频域特性，并且对于不规则形状的天线也具有较好的适用性。
有限元方法（FEM）是一种基于分片法的数值计算方法，该方法将连续体划分为有限个子域，并在每个子域上建立一个局部变量函数。
通过求解子域上的局部变量函数得到整体的近似解。
在天线仿真中，有限元方法可以用于求解较复杂结构的天线的电场分布和辐射特性，并可以考虑各种边界条件和材料特性对天线性能的影响。
矩量法（MoM）是一种基于电磁理论的数值计算方法，适用于将天线表面分割为无限小的单元，然后通过对单元面积和电流分布进行积分来求解天线的电场和辐射特性。
矩量法在天线仿真中具有较高的精度，并且可以考虑各种材料特性和结构参数对天线性能的影响。
然而，在处理较大规模的天线问题时，矩量法的计算量较大，需要进行较长时间的计算。
时域积分方程方法（TDIE）是一种基于电磁理论的数值计算方法，适用于求解天线的电场和辐射特性。
该方法通过将天线表面的电流分布分割成许多小面元，然后利用时域积分方程来求解每个小面元的电场分布。
TDIE方法可以考虑较复杂的天线结构和不同材料对电磁波的响应，并且可以模拟天线在时域和频域上的特性。
总之，天线仿真的数值计算方法包括有限差分时间域方法（FDTD）、有限元方法（FEM）、矩量法（MoM）和时域积分方程方法（TDIE）。
这些方法分别适用于不同类型和尺寸的天线，并且可以考虑各种材料特性和结构参数对天线性能的影响。
飞机超短波天线合理布局仿真计算
飞机超短波天线合理布局仿真计算魏亮;王涛涛;李峰【摘要】随着电子技术的飞速发展和现代航空战备需要,飞机上装备越来越多的通信、电子设备,而由于机体自身尺寸有限,要加装多个通信、电子系统时,就需要考虑通信系统中天线布局设计.利用仿真软件进行天线系统仿真计算,选用了机身较小的直升机,计算了各天线独立在飞机上某一频点的方向图,以及加装天线的方向图,并计算了相互之间的隔离度.根据方向图及相互之间的隔离度,考虑如何避免相互之间干扰.%With the speedy development of electronic technology and the need of modern aviation combat readiness, communications and electronic devices have been increasingly installed on aircrafts. However, because of restricted size of the air-frame, antenna Layout in communications system should be taken into account seriously when multiple communications and electronic systems are installed on the airframe. In this paper, the simulation software is used to simulate antenna system. A helicopter with relatively small airframe is selected. Directional diagram of each antenna on the helicopter is calculated as well that of additionally-installed antennas. On the basis of directional diagrams and the isolation between antennas, how to avoid interference between antennas should be considered.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)013【总页数】3页(P95-97)【关键词】干扰;超短波;飞机天线布局;隔离度【作者】魏亮;王涛涛;李峰【作者单位】中国飞行试验研究院,陕西西安 710089;驻西飞公司军代表室,陕西西安710089;中国飞行试验研究院,陕西西安 710089【正文语种】中文【中图分类】TN822+.3-340 引言随着电子技术的飞速发展和现代航空战备需要，一架飞机上，不仅机载设备多，而且设备灵敏度高、功率大、频域宽、频谱复杂、机载天线和传感器装备密集，如何合理地布局飞机上各类天线问题就成为一个重点和难点。
用MoM-UTD混合方法分析机载平台天线间的隔离度
ｐａ ｏｍ． ｒｏｎ ｌｆｒ ｓａ ｌ ｔｃｌ ａ ｅｏ ｊｃ ａ ｄｉ ｉ ｄｆｃ ｌｔ ｎ ｌ ｅｔｅｉ ｌｉｎ ｂｔ ｅ ｎｅｎ ｓ ｌｆｒ Ａｉ ｒｅｐａ ｏｍ ｉ ｎｅｅ ｒ ａｌ ｌｒ ｂｅｔ ｎ ｔ ｓ ｉ ｕｔ ｏａａｙ ｈ ｏａ ｏ ｅ ｎａｔｎ ａ ｔ ｂ ｔ ｃｉ ｙ ｇ ｉ ｚ ｓ ｔ ｗｅ
维普资讯
第 ２ 卷 第 ｌ 期 ８ １ ２０ 年 ｌ 月 ０６ 】
电
子 与
信
息
学
报
Ｖ １ ８ ．１ ｂ ． Ｎｏ １ ２
Ｊ ｕｎ ｌ ｆＥｅ ｔｏ ｉｓ＆ Ｉｆｒ ｔ ｎＴ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒａ ｌｃｒｎｃ ｏ ｎｏ ｍａｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｍ ｏ ． ｙｗｏ ｄ Ｍ ＵＴＤ， ｓ ｌｔ ｎ Ａｉｂ ｒ ｅｐ ａ ｆ ｒ Ｅ Ｃ Ｉｏ ａ ｉ ， ｒ ｏ ｎ ｌｔ ｍ， Ｍ ｏ ｏ
ｌ 引言
在 电子通信技术飞速发展 的今天 ，由于 通信 、导航等需
要 ，机载平台上天线 的数量同时工作 的情况不可避免 ，因此天线问 的电磁兼容就成 为迫切 需要 解决的问题 。天线问的隔离度…是天线 电磁兼容 的关键指标 。实 际工程中机载平 台上天线间隔离度的预测 ，
２ 机载 平 台的建模
图１ａ为机载 平台的实际模型 。现将机 头部分用圆锥近 （） 似，机 身和进气道等部分等效为圆柱，机 翼和尾翼等效为平 板 ，挫个机载平 台的等效模型 则为平 板、圆柱和 圆锥３ 种基 小模块的组合，并 以机头 圆锥 的顶点为原点 ，机头到机身 的 轴线为＝ 轴建立直角坐标系 ，如图ｌ ） （ 所示 机载平 台等效模 ｂ 型 的建立 ，足用Ｍｏ Ｕ Ｄ Ｍ— Ｔ 混合方法分 析机载平台天线 问的
机载天线间隔离度仿真分析
．
其 中 为电场强 度方 向的单位矢 量 ， 则实 际接收功率 为 ：
Ｓ 。 ／． ＲＥ ２。
ｌ‘ Ｅ ｇ Ｔ （Ｂ ｄ
（） ３
所 以天 线 间隔离度为 ：
有关 的 电磁 兼容 技术指 标 ， 具体 到 天线 分系 统上 ， 则是对 收 发天 线之 间的 隔离度 有一定 的技 术指标 要求 … 。另外 ， 于 由
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｓ Ｔｈ ｎ ｒ ｇ ｏ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｉ ｅ ｕ № ｍ ｅ ｍｅ ｒ ａｌ ｈ ｏ ｙ ｏ ｉｒａ ｔ ｎ （ Ｄ）ｗａ ｍｐｏ ｅ ｏ ｃ ｌｕ ａｅ ｔ ｅ ｉ ｌｔ ｎ ｏ ｔｉ ｅ ｒ ｆ ｄｆ ｒ ｃ ｉ ｃ ｔ ｏ ＵＴ ｓｅ ｌｙ ｄ ｔ ａ ｃ ｌｔ ｈ ｓａ ｉ ｆ ｏ
ａ ｒ ｒ ｆ ａ ｔ ｎ ａ Ｔｈ ｅ ｈ ｄ ｗ ａ ｒ ｖ ｄ ｔ ｅ ｐ ａ ｔ ａ ｙ ｃ ｍ ｐ ｒ ｏ ｔ ｓ ｅ ｕ ｔ ｔｉ ｓ ｆ ｌｔ ｏ ｅ ａ ｔ ｉ ａ ｎｅ ｎ ｓ ｃ ｔ ｅ ｍ ｔ ｏ ｓ ｐｏ ｅ ｏ ｂ ｒ ｃ ｉ ｌｂ ｏ ｃ ａ ｅ ｔ ｅ ｔｒ ｓ ｌ ｓ ｕ ｅ ｕ ｏ ｆ ｒ ｃ ｓ ｄ ．Ｉ
飞机 这类平 台 的特殊 性 ，不 允许 在 实验 阶段 做过 多破坏 性 试验 ， 因此 ， 在装 机之 前对 天线 之 间的隔 离度 情况 进行仿 真 研究 ， 为最 后装 机提供布 局参考 ， 十分必要 的 。 是
４ １
由上 式可 以看 出 ，只要求 得 了在某 个辐 射场 下 的接 收 点场 强 ， 我们 就可 以确 定收 发天 线 间的 隔离度 ， 对不 同 收 针 发极 化 时求得 的 电场强 度 ，可 以获得 不 同极 化 时 的相 互 隔 离程 度 。 由于飞机 的形 状复 杂 ，计算 中必 须要考 虑 机体绕 射、 遮蔽 等影响 。又 由于 飞机属于尺 寸远大 于工作频 段波长
机载天线隔离度仿真与分析
机载天线隔离度仿真与分析王立【摘要】天线隔离度是机载电子系统实现电磁兼容预测的重要参数.根据反应积分原理,提出采用孤立天线远场方向图来替代实际环境中天线的办法,简化分析模型,在保证分析精度的基础上,提高计算效率,从而高效完成电大尺寸环境中天线隔离度的仿真分析.通过在自由空间情况下进行测试,验证了仿真结果的准确性.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2012(052)008【总页数】4页(P1383-1386)【关键词】机载通信系统;电磁干扰;天线方向图;电磁耦合;隔离度;电磁兼容【作者】王立【作者单位】中国西南电子技术研究所,成都610036【正文语种】中文【中图分类】TN03;TN82随着电子技术的高速发展，电子、电气设备和系统的使用愈加频密，特别是对于飞机这样的平台，更是集中了多种的电子系统和设备，这些系统和设备集中在飞机平台局部狭小的空间里，工作频带可以从20 MHz到40 GHz，系统设备之间的相互耦合关系十分复杂，其间的电磁兼容性是飞机航电设备综合设计中的一个重要课题［1］。
天线带来的电磁兼容问题更是不能忽视，因此，提高发射天线与敏感设备接收天线之间的隔离度是解决设备间电磁干扰的一个重要手段。
但是在飞机这样的平台上，设备以及天线一旦安装位置确定后便不能随意变动，因此在整个系统设计初期应对机载设备系统的电磁兼容性进行预测并进行合理的优化处理［2-4］，指导飞机天线布局［5］，最终使整个机载设备系统具有良好的电磁兼容性。
分析天线间耦合或隔离常规手段一般采用全波分析法，将安放到飞机载体上的天线模型连同其工作环境进行全波仿真分析，如果遇到电大尺寸环境，即相对于分析波长，需要进行分析的天线间的位置间距以及对天线耦合有影响的环境区域尺寸较大时，直接导致求解未知量变大。
为了保证计算精度，求解所耗费的计算资源（计算内存和计算时间）将急剧增加［3］。
因此全波分析方法只适用于对天线数目较少、载体尺寸较小的情况进行仿真计算。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第6 期 1 2 月
飞 机 设 计 A I R C R A F TD S I G N 飞 机 设E 计
V o l . 2 9N o . 6 D e c 2 0 0 9 第2 9 卷
文章编号：1 6 7 3 4 5 9 9 （2 0 0 9 ） 0 6 0 0 3 2 0 3
线间隔离度的计算公式中加入衰减系数 。
A = - M C + ξ ηM
式中：
2
（ 5 ） （ 6 ）
θ2 2 M = ρ θ1 π/ λR L η和ξ的值取决于M 的值如下：
前的理论计算条件一致，设圆柱体的半径为5 0 0 m m ，长度为5 m ，天线1 和天线2 配置在圆柱体的 同轴表面上，两者的距离3 m ，相互间的倾斜角为 6 0 °，飞机模型及天线安装位置如图4 所示。天 线1 和2 均为1 / 4 波长的振子，高5 0 0 m m 。工作频带 为1 0 0 ~ 2 0 0 M H z 间，中心频率为1 5 0 M H z 。
（ 2 ）
式中： λ 为波长； R 为天线间的距离； G 为发射 1 天线增益；G 为接收天线增益；δ1 为发射天线方 2 向上的发射天线场方向图电平；δ2 为接收天线方 向上的接收天线场方向图电平； T 为发射天线馈 1 电系统传输系数； T 为接收天线馈电系统传输系 2
2 2 21 / 2 R = [ ρ（ θ2 θ1 ） + （z z ） ] （ 4 ） 2 1 式中：ρ为圆柱体半径；θ2 θ1 为在圆柱体上天 线安装点之间的角度，弧度； z z 为沿圆柱体纵 2 1 轴方向的天线安装点之间的距离。 图3 上表示的是一般的几何关系，用来求得沿 圆柱上螺旋线线段配置在圆柱体上的两个天线间 的距离。当第一个天线配置在机身上，而第二个 天线配置在飞机壳体其他部件 （如垂直安定面，机 翼等） 上时，天线间的距离按线段之和来确定：即 由圆柱上螺旋线部分和从天线至圆柱上螺旋线切 点的直线部分来确定。
1 2 2 2 A NZ h a o w e i ，WA N GMi n g h a o ，L E I H o n g ，H O N GT i e s h a n
( E MC )o na i r b o r n ep l a t f o r m ,w h i c hi st h ec h a r a c t e r i z a t i o no ft h ed e g r e eo fe l e c t r o m a g n e t i c
[ 5 ]
由于天线配置在有曲率的圆柱体表面，所以 7 . 1 1 （d B ） ，其中 η= 衰减系数由式 （5 ） 可得：A C= 3 5 . 4 7 6 ×1 0，ξ= 0 . 5 0 8 3 ，M 由式 （6 ） 可得M = 3 . 8 。 于是，由表达式 （3 ） 得到，给定天线间的隔 离度A = 3 0 . 5 （d B ） 。
2 H F S S 建模和仿真
2 . 1 飞机天线模型 基于电磁场高频结构仿真软件H F S S 对实际飞 机做建模简化：将飞机机身等效为圆柱体结构， 在圆柱体同轴表面上配置两个1 / 4 波长的振子天线。 结合上面对天线隔离度分析计算的 数据参
5 ] 数，采用H F S S 软件进行建模 [ 。为使其仿真与之
对于工程实践来说，当表面的曲率半径与波
图3 圆柱体模型上两天线的位置关系
万方数据
3 4
飞 机 设
计
第2 9 卷
因此，飞机机体形状理想化时，求得两天线 间的最短距离，或是直线线段的长度，或是圆锥 形和圆柱形螺旋线线段的长度。路线的选择取决 于天线在飞机机体上的配置情况，为确定两天 线的距离，将其两天线的坐标参数代入公式 （4 ） [ 3 ] 即可 。 考虑到飞机机身的遮挡效应，即无线电波绕 射机身的衰减系数，应该在机载平台通信系统天
长可以比拟时，表达式 （2 ） 能够使计算结果同测量 结果取得较好的一致。分析表达式 （2 ） 能够估计出 引入表达式中的各因素对天线间隔离度增加程度 的影响。 图2 表示出天线间的隔离度与比例式R / λ的计 算关系曲线。从曲线上可以看出，特别是当天线 间的初始距离小的情况下，加大接收天线和发射 天线间的距离，会从本质上改变退耦作用。
际工程中，飞机上集中了大量天线，使得周围空间电磁环境很复杂。在研究机载天线电磁兼容性时，采用计算 天线间的隔离度数值的方法来实现。本文先通过对配置在圆柱体模型上的两个天线的隔离度进行理论分析和计 算，然后采用H F S S 仿真软件对所需频带内的两个天线隔离度进行了仿真，并将其两者的结果进行了比较，从而 实现对整个频带内的天线的电磁兼容性的正确预测和评估。
关键词：隔离度；电磁兼容；耦合；H F S S
中图分类号：V 2 4 3 . 4
文献标识码：A
T h e A n a l y s i s a n dS i mu l a t i o no f A i r b o r n e A n t e n n aI s o l a t i o n
（ 1 . S c h o o l o f E l e c t r o n i c a n dI n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g ，S h e n y a n gI n s t i t u t e o f A e r o n a u t i c a l （ 2 . S h e n y a n gA i r c r a f t D e s i g n& R e s e a r c hI n s t i t u t e ，S h e n y a n g1 1 0 0 3 5 ，C h i n a ） A b s t r a c t : I s o l a t i o nb e t w e e na n t e n n a s i s a p r i m a r yp a r a m e t e r o f e l e c t r o m a g n e t i c c o m p a t i b i l i t y E n g i n e e r i n g ，S h e n y a n g1 1 0 1 3 6 ，C h i n a ）
工程设计中的一个重要课题。机载天线由于可用 空间有限，多部天线同时在很小的区域内工作的 情况不可避免。因此，天线间的耦合和干扰非常 严重，很难通过增大天线间距来降低天线间的互
收稿日期：2 0 0 9 0 4 0 1 ；修订日期：2 0 0 9 1 0 2 4
万方数据
第6 期
3 3
耦。因此需要通过理论计算和合理的设计天线的 布局来减小其互耦，从而最大限度的满足天线系 统的电磁兼容性。
c o u p l i n g . E l e c t r o m a g n e t i ce n v i r o n m e n t f o r a i r b o r n ep l a t f o r mi sv e r yc o m p l i c a t eb e c a u s eo f l o t so f a n t e n n a s .T h ei s o l a t i o nb e t w e e na n t e n n a si sc a l c u l a t e di ns t u d yo fa i r b o r n ee l e c t r o m a g n e t i c ，t h ei s o l a t i o n c o m p a t i b i l i t y . B a s e do nt h et h e o r e t i c a l a n a l y s i s a n dc a l c u l a t i o no f t h ec y l i n d e r m o d e l
发射天线
接收天线
发射机
接收机
P i n
P l r
图1 发射及接收天线系统
在发射天线辐射信号时，省略了与求接收天 线上信号功率的中间换算，进而得到用分贝表示 2 ] 的天线隔离度的表达式[ 。
A = 2 0 1 g （λ/ 4 πR ） + 1 0 1 g G + 1 0 1 g G + 2 0 1 g δ1 + 1 2 δ2 + 1 0 1 g T + 1 0 1 g T + 1 0 1 g B + 1 0 1 g C 2 0 1 g 1 2
A R
4 0
3 2
2 4
0
4
8
1 2
1 6 R / λ
2 0
2 4
2 8
图2 隔离度与的计算关系曲线
为接收机天线负载上吸收功率； P 为发 其中：P l r i n 射机天线输出功率。 1 . 2 天线间的最短距离R 被研究的天线增益系数是可计算的，为了估 计天线间的距离，可将飞机机体形状理想化，从 而求出天线间的最短距离。 例如，当在飞机机身的圆柱形表面上配置两 个天线时，可以将天线在机身表面上的距离R 确 [ 2 ] 定为一段圆柱上的螺旋线线段 。
1 理论分析和计算
1 . 1 隔离度定义的数学模型 天线间的耦合实质是无线电系统间电磁干扰 的主要途径，常用隔离度来定量表征这种耦合的 1 ] 强弱程度 [ 。通常情况下，机载通信天线间距离 较大且工作频率较高，因此可以把天线间的干扰
4 8
考虑为远场干扰。根据微波网络思想，以两个天 线组成一个通信系统为例，如图1 所示。假设天 线1 为发射天线，天线2 为接收天线，将通信系统 等效为二端口微波网络模型，进而可以得到天线 的隔离度定义为接收机天线负载上吸收功率与发 射机天线输出功率比值的1 0 倍对数值，其表达式 如下： / P A = 1 0 l o gP l r i n （ 1 ）
a c c o r dw i t ht h es i m u l a t i o nr e s u l t s ，s oa st oa c h i e v et h er e a s o n a b l ep r e d i c t i o na n da s s e s s m e n t f o r