電磁兼容EMC:實(shí)現(xiàn)特大場(chǎng)強(qiáng)用相控陣發(fā)射天線
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實(shí)現(xiàn)特大場(chǎng)強(qiáng)用相控陣發(fā)射天線
摘要：簡(jiǎn)要介紹了GJB 1389A和GJB8848中外部射頻電磁環(huán)境高頻段實(shí)現(xiàn)特大場(chǎng)強(qiáng)用相控陣發(fā)射天線。
隨著GJB8848-2016《系統(tǒng)電磁環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，依據(jù)GJB1389A-2005《系統(tǒng)電磁兼容性要求》等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)電磁環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)考核，提高產(chǎn)品復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)能力成為亟待解決的問(wèn)題，的要求越來(lái)越高，系統(tǒng)電磁環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建以及系統(tǒng)電磁環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)方法的研究等方面成為行業(yè)內(nèi)的熱點(diǎn)，而外部射頻電磁環(huán)境試驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建成為行業(yè)內(nèi)優(yōu)先考慮的疼點(diǎn)。外部射頻電磁環(huán)境試驗(yàn)要求頻段寬（10k～45GHz），電場(chǎng)強(qiáng)度特別大，GJB1389A-2005標(biāo)準(zhǔn)要求的典型頻段外部射頻電磁環(huán)境限值如表1所示，例如，甲板上電磁環(huán)境在2.7GHz～3.6GHz頻段內(nèi)峰值場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)27460V/m，平均場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)2620V/m。構(gòu)建特大場(chǎng)強(qiáng)的試驗(yàn)系統(tǒng)在技術(shù)上有不少難點(diǎn)，包括功率放大器、發(fā)射天線以及其中承受這大功率的各種器件。受功率放大器、微波器件等限制，對(duì)于特大場(chǎng)強(qiáng)的試驗(yàn)需求，在高頻段通常的做法是通過(guò)空間合成及相位調(diào)制等技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)特大的場(chǎng)強(qiáng)，該方法是通過(guò)犧牲輻射面積實(shí)現(xiàn)能量的聚焦而實(shí)現(xiàn)，這樣其有效的輻射面積往往不太大。
表1 GJB1389A典型頻段外部射頻電磁環(huán)境限值
頻率范圍
Hz
電場(chǎng) V/m
峰值
平均值
10k～150M
264
264
150M～249M
3120
3120
249M～500M
2830
260
500M～700M
1940
700M～790M
1550
240
790M～1G
3480
460
1G～2G
8420
588
2G～2.7G
21270
490
2.7G～3.6G
27460
2620
3.6G～4G
4G～6G
400
6G～7.9G
3750
390
7.9G～8G
2500
860
8G～8.4G
8000
8.4G～8.5G
8.5G～11G
13380
1760
11G～14G
2800
14G～18G
350
18G～40G
7060
420
40G～45G
570
570
相控陣天線指的是通過(guò)控制陣列天線中輻射單元的饋電相位來(lái)改變方向圖形狀的天線?？刂葡辔豢梢愿淖兲炀€方向圖*大值的指向，以達(dá)到波束掃描的目的，相控陣天線示意圖如圖1所示。
圖1 相控陣天線示意圖
在特殊情況下，也可以控制副瓣電平、*小值位置和整個(gè)方向圖的形狀，例如獲得余割平方形方向圖和對(duì)方向圖進(jìn)行自適應(yīng)控制等。用機(jī)械方法旋轉(zhuǎn)天線時(shí)，慣性大、速度慢，相控陣天線克服了這一缺點(diǎn)，波束的掃描速度高。它的饋電相位一般用電子計(jì)算機(jī)控制，相位變化速度快（毫秒量級(jí)），即天線方向圖*大值指向或其他參數(shù)的變化迅速。這是相控陣天線的*大特點(diǎn)。
相控陣天線陣面由許多個(gè)輻射單元和接收單元（稱(chēng)為陣元）組成，單元數(shù)目從幾百個(gè)到幾萬(wàn)個(gè)。這些單元有規(guī)則地排列在平面上，構(gòu)成陣列天線，如圖2所示。
圖2 陣列天線
每個(gè)天線單元除了有天線振子之外，還有移相器等必須的器件。不同的振子通過(guò)移相器可以被饋入不同的相位的電流，從而在空間輻射出不同方向性的波束。天線的單元數(shù)目越多，則波束在空間可能的方位就越多。這一工作原理是相位可控的陣列天線，“相控陣”由此得名。上下兩個(gè)輻射單元以相同的相位饋電，信號(hào)通過(guò)主方向的相長(zhǎng)干涉放大，而通過(guò)相消干涉來(lái)改善波束的大小，如圖3所示。
圖3 波束控制
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