動中通電磁輻射分析與研究

【摘要】 本文提出了針對傳統拋物面動中通天線的電磁輻射及上行室外射頻單元（功放）的電磁泄漏。并提出了動中通天線的詳細分析計算，并針對這些影響提出了相應的防護措施。

【關鍵詞】 動中通天線 電磁輻射 功率密度

一、電磁輻射說明

電磁輻射計算的目的主要是估算電磁輻射對環境的影響。根據國家標準GB8702-88《電磁輻射防護》、HJ/T 10.3-1996《電磁輻射環境影響評價方法與標準》和GB9175-88《環境電磁波衛生標準》的要求，電磁輻射強度在10μW/cm2以下，對所有人群是安全的估算。

二、衛星通信天線電磁輻射計算

（1）分析及說明：通信天線輻射場區根據離開天線距離的不同，分為感應場區、輻射近場區及輻射遠場區。根據計算，動中通衛星通信天線的感應場區為3.34mm，瑞利距離為137m，因此對于動中通衛星通信天線的電磁輻射按照輻射近場區計算。

圖1中，拋物面天線輻射近場區中軸輻射方向上距離天線中心為l的點的電磁輻射功率密度為S0，則其值由拋物面天線軸向瑞利距離處的點的功率密度乘以一個函數因子得到。

（2）拋物面天線軸向功率密度計算：

拋物面天線軸向功率密度的S0的計算公式為：

S0=P（x）·Sl （1）

其中：Sl：天線軸向瑞利距離處的功率密度，P（X）：功率密度因子。

（3）動中通操作艙定點功率密度計算：在動中通車輛的布局設計中，已經將操作艙等有操作人員的區域避開了天線的軸線方向。此外，利用電器限位開關和機械限位等手段避免動中通衛星通信天線在意外情況下將軸線方向指向操作艙，如圖2。因此，對動中通衛星通信天線的電磁輻射計算分析主要是對拋物面天線近場區發射方向外，臨近天線的空間點（測試參考點）的電磁輻射計算。

拋物面天線近場區臨近天線的空間點功率密度S計算公式為：

S=S0·10 （2）

（4）計算結果分析。經計算動中通衛星通信天線處于工作最低角度20°時，電磁輻射對被測點的功率密度為33.82μW/cm2，處于工作最低角度5°時，電磁輻射對被測點的功率密度為546.35μW/cm2；因此，動中通車載站將采取電磁輻射防護措施，包括天線艙廂體屏蔽以及天線艙和操作艙之間加裝金屬隔離墻等，使得動中通衛星天線艙和操作艙之間的電磁衰減效果達到40dB。經40dB的衰減后動中通衛星通信天線處于工作最低角度20°時，電磁輻射對被測點的功率密度為0.003382μW/cm2，處于工作最低角度5°時，電磁輻射對被測點的功率密度為0.054635μW/cm2，符合安全要求。

三、功放到天線之間的電磁泄露計算

動中通衛星通信系統中，由于功率放大器和天線不能實現完全的匹配，在這兩個微波器件間存在電磁能量的損失，損失的能量主要轉化為兩部分：一部分作為熱能耗散在連接器上，另一部分作為電磁波向空間輻射。

由于功率放大器到天線之間由波導管可靠連接，通過連接處（法蘭）泄露的電磁能量很少，因此電磁波泄露的能量在功放與天線之間的總的損耗能量中所占的比例是很少的。根據經驗和實測值，功率放大器到天線之間產生的電磁能量損耗取定為0.5dB，按照最惡劣情況下，取定電磁能量泄露為0.1dB，據此計算電磁泄漏產生的電磁輻射。據計算，功放至天線之間的電磁泄露在操作艙操作員位置處的功率密度為1.16μW/cm2；小于10μW/cm2，達到安全標準。動中通車載站將采取電磁輻射防護措施，包括天線艙廂體屏蔽以及天線艙和操作艙之間加裝金屬隔離墻等，使得動中通衛星天線艙和操作艙之間的電磁衰減效果達到40dB。因此動中通車載站功放至天線之間的電磁泄露在操作艙操作員位置處的功率密度為0.000116μW/cm2。

四、電磁輻射計算統計表

參 考 文 獻

[1] 周建明等編著. 《通信電磁輻射及其防護》. 北京：人民郵電出版社，2010.6