动中通电磁辐射分析与研究

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【摘要】 本文提出了针对传统抛物面动中通天线的电磁辐射及上行室外射频单元（功放）的电磁泄漏。并提出了动中通天线的详细分析计算，并针对这些影响提出了相应的防护措施。

【关键词】 动中通天线 电磁辐射 功率密度

一、电磁辐射说明

电磁辐射计算的目的主要是估算电磁辐射对环境的影响。根据国家标准GB8702-88《电磁辐射防护》、HJ/T 10.3-1996《电磁辐射环境影响评价方法与标准》和GB9175-88《环境电磁波卫生标准》的要求，电磁辐射强度在10μW/cm2以下，对所有人群是安全的估算。

二、卫星通信天线电磁辐射计算

（1）分析及说明：通信天线辐射场区根据离开天线距离的不同，分为感应场区、辐射近场区及辐射远场区。根据计算，动中通卫星通信天线的感应场区为3.34mm，瑞利距离为137m，因此对于动中通卫星通信天线的电磁辐射按照辐射近场区计算。

图1中，抛物面天线辐射近场区中轴辐射方向上距离天线中心为l的点的电磁辐射功率密度为S0，则其值由抛物面天线轴向瑞利距离处的点的功率密度乘以一个函数因子得到。

（2）抛物面天线轴向功率密度计算：

抛物面天线轴向功率密度的S0的计算公式为：

S0=P（x）・Sl （1）

其中：Sl：天线轴向瑞利距离处的功率密度，P（X）：功率密度因子。

（3）动中通操作舱定点功率密度计算：在动中通车辆的布局设计中，已经将操作舱等有操作人员的区域避开了天线的轴线方向。此外，利用电器限位开关和机械限位等手段避免动中通卫星通信天线在意外情况下将轴线方向指向操作舱，如图2。因此，对动中通卫星通信天线的电磁辐射计算分析主要是对抛物面天线近场区发射方向外，临近天线的空间点（测试参考点）的电磁辐射计算。

抛物面天线近场区临近天线的空间点功率密度S计算公式为：

S=S0・10 （2）

（4）计算结果分析。经计算动中通卫星通信天线处于工作最低角度20°时，电磁辐射对被测点的功率密度为33.82μW/cm2，处于工作最低角度5°时，电磁辐射对被测点的功率密度为546.35μW/cm2；因此，动中通车载站将采取电磁辐射防护措施，包括天线舱厢体屏蔽以及天线舱和操作舱之间加装金属隔离墙等，使得动中通卫星天线舱和操作舱之间的电磁衰减效果达到40dB。经40dB的衰减后动中通卫星通信天线处于工作最低角度20°时，电磁辐射对被测点的功率密度为0.003382μW/cm2，处于工作最低角度5°时，电磁辐射对被测点的功率密度为0.054635μW/cm2，符合安全要求。

三、功放到天线之间的电磁泄露计算

动中通卫星通信系统中，由于功率放大器和天线不能实现完全的匹配，在这两个微波器件间存在电磁能量的损失，损失的能量主要转化为两部分：一部分作为热能耗散在连接器上，另一部分作为电磁波向空间辐射。

由于功率放大器到天线之间由波导管可靠连接，通过连接处（法兰）泄露的电磁能量很少，因此电磁波泄露的能量在功放与天线之间的总的损耗能量中所占的比例是很少的。根据经验和实测值，功率放大器到天线之间产生的电磁能量损耗取定为0.5dB，按照最恶劣情况下，取定电磁能量泄露为0.1dB，据此计算电磁泄漏产生的电磁辐射。据计算，功放至天线之间的电磁泄露在操作舱操作员位置处的功率密度为1.16μW/cm2；小于10μW/cm2，达到安全标准。动中通车载站将采取电磁辐射防护措施，包括天线舱厢体屏蔽以及天线舱和操作舱之间加装金属隔离墙等，使得动中通卫星天线舱和操作舱之间的电磁衰减效果达到40dB。因此动中通车载站功放至天线之间的电磁泄露在操作舱操作员位置处的功率密度为0.000116μW/cm2。

四、电磁辐射计算统计表

参 考 文 献

[1] 周建明等编著. 《通信电磁辐射及其防护》. 北京：人民邮电出版社，2010.6