电磁兼容性研究专辑２００４年第２４卷
舰船电子工程
ＳｈｉｐＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
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机载通信系统ＥＭＣ设计中天线布局优化设计
邱扬俞智敏袁军田锦
（西安电子科技大学机电工程学院西安７１００７１）
摘要：首先介绍了电磁兼容（ＥＭｃ）技术中计算天线间耦合度的一种数学模型并在此基础上提出了机载通信系统天线布局优化的目标函数，然后详细介绍了利用遗传算法（ＧＡｓ）实现天线布局优化的方法，最后给出了一个优化实例。
关键词：电磁兼容；优化；耦合度；天线；遗传算法中图分类号：ＴＮ０３
１
引言
天线作为一种高效的发射和接收设备目前应
用十分广泛，车辆、飞机、舰船以及各式各样的通信设备几乎都离不开天线，因此，天线的干扰特性研究也就成为ＥＭＣ技术中不可忽视的一个课题。在ＥＭＣ技术中，衡量天线间干扰程度大小的一个重要指标参量就是耦合度，而ＥＭＣ设计时天线的布局优化设计也是从如何降低天线间的耦合度提高其有用信号的传输效率的角度出发的。
在机载通信系统中，由于系统中无线通信设备比较多，而且由于考虑到飞机的飞行性能，安放天线的位置有一定的局限，因此系统中ＥＭＣ问题比较突出。在系统上装设备自身ＥＭＣ性能无法在提高的前提下，要降低这种干扰只能通过天线布局优化的方法，通过降低各天线对间的耦合度达到减小干扰的目的。
传统的ＥＭＣ设计中天线布局优化大多是采用实测试探的方法，拟定多个方案进行布局实测，然后从多种天线布局中选取一种最优的方案。这种方法由于缺乏理论上的指导往往试验了很多种方案后仍不能找出一种最好的方案，白白耗费很多时间。因此，寻找到一种天线布局设计快捷而准确的方法很有必要。本文首先介绍了机载天线间耦合度计算的一个数学模型，并在此基础上提出了天线布局优化的目标函数，然后采用遗传算法（ＧＡｓ）这种前沿的数学优化算法给出了机载通信系统ＥＭＣ设计中天线布局优化设计的一种方法。
２耦合度计算的数学模型
耦合度是判断天线间干扰程度的重要参数，对于机载通信天线由于天线间距离较大且工作频率
万
方数据较高，可以把天线间的干扰考虑为远场干扰。
天线间耦合度定义如下：
ｐ
ｃ＝１０ｌｏｇ等
（ｄＢ）（１）
１￡
上式中Ｐ，接受天线端口的输入功率，只是发射天线端口的输出功率，如图１所示。
发射人±ｋ
接【险尺｝Ｐ
图１发射及接收天线系统
式（１）只适用于远场耦合度计算，其中
１
ｐ一旦！鱼鱼！墨：兰
，，，、
７（４ａ＇Ｌ、２
、‘７
上式中，Ｇｆ和Ｇ，分别是接收天线及发射天线的增益，Ａ为波长，Ｓ是接收及发射天线间的极化匹配系数，Ｌ是两天线间的最短距离。把（２）式代入到（１）中，就可以得到远场耦合度的计算公式：
Ｃ＝１０ｌｏｇ（Ｇｆ）十１０ｌｏｇ（Ｇ，）＋ｌＯｌｏｇ（Ｓ）＋
２０ｌｏｇ（彘）
（３）
考虑到机身的遮挡效厦，应该在机载通信系统大线
间耦合度计算公式中加入屏蔽系数［１｜。
Ｋ１２煮Ｋ＝ｌＯｌｏｇｌｏＫｌ（４）
上式中
Ａ２
１０．Ｙｒ．２。吖／厄２ｚｒ
（５）
叩和善的值取决于Ａ的值，如下
一』５．４７６ｘ
１０～，当Ａ＜２６
，７２弋３．３４０×１０一，当Ａ：＞２６３４０…
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【３．
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（７）…７