Коэффициент затухания между антеннами

Уровень внутрисистемных ЭМП в комплексе радиоэлектронного оборудования, например самолета или корабля, в значительной мере зависит от степени связи между передающими и приемными антеннами комплекса. При большом числе антенн (30...40 и более) и малых расстояниях между ними степень связи определяется многими факторами: величиной расстройки между частотой передатчика и частотой настройки приемника, конструктивными параметрами антенн, в том числе аэродинамическими, местом размещения антенн, наличием иформой проводящих препятствий для распространении электромагнитного поля между антеннами, размещением антенны в ближней или дальней зоне распространения поля, степенью согласования поляризации антенн и др. Среди многих задач, решаемых конструкторами самолетов и кораблей, есть и такая сложная задача, как обеспечение максимального затухания поля между антеннами. На сравнительно низких частотах (ниже 30 МГц) объект с комплексом радиоэлектронного оборудования, например самолет, можно считать основным излучателем, а антенну - средством передачи энергии между самолетом и передатчиком, что еще более усложняет задачу обеспечения затухания поля между антеннами [8].

Коэффициент затухания k₃ между антеннами является обратной величиной коэффициента связи и определяется (в децибелах) из соотношения:

где — мощность, подведенная к антенне передатчика, и — мощность на входефидера.

Коэффициента затухания между антеннами (КЗМА) определяют теоретическим и экспериментальным путем. Теоретический анализ основан на математическом моделировании процессов дифракции радиоволн вокруг различных препятствий в виде идеализированных по форме проводящих тел. Например, самолет аппроксимируют цилиндром бесконечной длины, хотя он является более сложным телом конечной длины. ДН антенны, размещенной на объекте, искажается проводящими препятствиями, при этом возможно как уменьшение КЗМА за счет переотражения излучаемого сигнала, так и его увеличение за счет экранирования. Из-за наличия окружающих антенну металлических элементов корпуса объекта ДН антенны становится более чувствительной к изменению частоты.

Имеются эмпирические формулы расчета КЗМА, полученные на основе экспериментального и теоретического моделирования.

Принцип измерения КЗМА заключается в следующем. Передающую антенну возбуждают от ГСС через усилитель мощности и измеряют мощность сигнала на выходе приемной антенны измерительным приемником (рис.7, положение 1 переключателя П).

Затем тракт с антеннами и разделяющим их пространством замещают ВЧ кабелем с градуированным аттенюатором (положение 2 переключателя). Регулируя потери в тракте замещения с помощью , добиваются тех же показаний прибора на выходе измерительного приемника, что и при измерениях через антенну. Полученная величина потерь в тракте позволяет определить измеряемый КЗМА. Сложность таких измерений заключается в необходимости обеспечивать согласование в тракте при замещении кабелем с аттенюатором в условиях измерений величины КЗМА по диапазону частот. Физическое моделирование в лаборатории может давать значительные погрешности при измерении КЗМА, так как не учитывает влияния переотражений сигнала, возникающих в условиях реального размещения антенн на объекте.

Чтобы увеличить КЗМА, приемную антенну следует размещать как можно дальше от передающей с потенциально мешающим сигналом и использовать возможное затенение. ДН антенн ориентируют так, чтобы линия передача — прием не проходила через их главные лепестки. В СВЧ-диапазоне можно реализовать значительные K3MA, например, 100 дБ. На частотах 0,1...1,0 ГГц при минимальном отражении от окружающих предметов обеспечивается затухание 30...50 дБ и более. На частотах менее 30 МГц затухание может иметь значение единиц децибел.

Для приближенной оценки коэффициентов затухания между штыревыми самолетными антеннами резонансного типа связного назначения и диапазоне 100...1200 МГц можно использовать приближенные эмпирические формулы для различных расстояний по цилиндру, имитирующему фюзеляж, и при различных угловых расположениях между антеннами (рис.8). Поправочный коэффициент определяется графически из результатов работы Адамса [1] (рис.9) и учитывает условия работы антенн на различных и одинаковых частотах.Если передающая и приемная антенны имеют, например, длину каждая, то поправочный коэффициент принимает значение . Если же длина антенны превышает значение L/2. то предполагается, что вне правой части рис 9 величина находится между 0 дБ и -8 дБ. Например, если длина антенны l= (3/4)L, то поправка , если l = 0,8L-. то =-3 дБ, если l=L, то -8 дБ. Далее величина поправки периодически изменяется в пределах от 0 до -8 дБ.