Для СВЧ диапазона мощность помехи на входе приемника удобно определять с помощью выражения (1.7), которое можно представить в виде

Ртах (О = Я5,ф.а Г] = [Е {t)f S. Г]/?о, (2.25)

где я - значение вектора Пойнтинга, определяющее поток мощности через единичную площадку, перпендикулярную направлению движения волны; 5эф.а - эффективная действующая площадь антенны, определяемая как отнощение максимальной мощности, которая может быть отдана приемной антенной (без потерь) в согласованную нагрузку, к мощности Я, приходящейся на единицу площади в падающей (неискаженной антенной) плоской волне.

При использовании энергетического критерия для оценки вос-нриимчивости РЭС к воздействию МЭМП (сравнение воздействующей на цепь энергии с допустимой) возникает необходимость расчета энергии помехи на входе приемного тракта в полосе его пропускания, а именно

£о о

= f S (/co)pd(o. (2.26)

где Snij(u)-спектральная плотность МЭМП; coi, сог - крайние частоты полосы пропускания приемного тракта.

Рассмотрим пример, иллюстрирующий применение формул данного параграфа применительно к воздействию импульсных МЭМП на СВЧ тракты приемной аппаратуры.

Пусть требуется рассчитать характеристики помехи на входе приемника РЭС в полосе его пропускания.

Характеристики приемного тракта РЭС следующие: 5эф.а= 1,35-10-2 м; 1]=0,9; /V=20; Г=300 К; /нес = 1,03-10 Гц (несущая частота принимаемого сигнала); Af=2,5-10 Гц; £п.доп=5,278-10-* В/м (допустимая амплитуда МЭМП в месте расположения антенны).

Характеристики МЭМП в месте расположения антенны

Е (О = Етах [ехр (-flj О -ехр (-fl 01. где £ .а:.=5-10* в/м, а, = 1,2.10= С , 02=2-10 с-.

Расчет выполняется в следующей последовательности. Применяя метод Симпсона [28] к выражению

1 .

(О - J Sa (ю) cos [ш /-Фп (ft))] da, e>t

где Sn(cu) и фп(ю)-модуль и аргумент спектральной плотности МЭМП В месте расположения антенны, и предполагая, что приемник подобен полосовому фильтру с крутыми срезами, находим, что для fneclOO МГц

тогда

Ей шах ~ Етах а А (Зл f),

где Eo.n(t)-огибающая электрической составляющей поля МЭМП в месте расположения антенны РЭС, рассчиганная в полосе пропускания приемного-тракта; Аа = 2пА[.

Значения Pn>ax{t) и Wnp находятся из (2.25) и (2.26).

Из выражения

определяется время tan, в- течение которого амплитуда помехи на входе приемника превышает допустимое значение, которое трактуется как время восстановления, где Го=а2/(2яРнес)-коэффициент, зависящий от формы МЭМП п. рабочей несущей частоты полезного сигнала. Основные результаты расчета сведены в табл. 2.2, где все величины рассчитаны в полосе пропускания приемцо-го тракта. Форма электромагнитной помехи (ЭМП) представлена на рис. 2.8.

Рассмотрениый пример показывает, что мощная имлульеная ЭМП (каковой может быть, в частности, помеха от молнии) может приводить к потере работоспособности приемных трактов РЭС на время, составляющее сотни микросекунд и более.

-Тем©

Рис. 2.8. Временная форма помехи на СВЧ входе приемника РЭС при импульсной МЭМП

Таблица 2.2. Результаты расчета влияния МЭМП на СВЧ тракт приемника РЭС

Параметр МЭМП

Численное значение параметра МЭМП

Амплитуда напряженности электрического поля в месте расположения антенны Ел max, В/м

Амплитуда мощности на входе приемника Ртах, 10~ Вт

Плотность потока энергии помехи в месте расположения антенны,

В7д. 10- Дж/м2

Энергия помехи на входе приемника U7np, 10- Дж

Время, в течение которого помеха на входе приемника превышает

допустимое значение зап, 10- с

16,05 8,3

1,368 8,307

1,447

2.3. воздействие мэмп на дипольные и рамочные антенны рэс

Из всего многообразия антенн, применяемых в самых разнообразных областях радиотехники в качестве излучающих и приемных элементов РЗС, дипольные и рамочные антенны представлены наиболее щироко. Их рабочий диапазон простирается от сверхдлинных до ультракоротких волн. В зависимости от назначения эти антенны имеют самое разнообразное конструктивное испол-4нение и конфигурацию, их линейные размеры могут меняться в щироких пределах.

Не случайно эти два на первый взгляд столь разных по конструктивным и функциональным характеристикам вида антенн объединены при рассмотрении. Прежде всего это сделано в связи с их избирательными свойствами по отношению к совместно существующим в природе компонентам электромагнитного поля, что позволяет рассматривать влияние отдельно электрической и магнитной составляющих полей помехи на один из видов .внешних цепей РЭС - антенны. С другой стороны, такой подход вполне оправдан ввиду того, что падающая плоская электромагнитная волна зачастую искажается окружающими металлическими конструкциями, что приводит к доминированию лишь одной из составляющих поля - электрической или магнитной.

Следовательно, в качестве основы анализа описанные ранее концепции потока мощности или эквивалентной площади антенны неприемлемы. В данном случае может быть применен метод анализа, базирующийся 1на представлении антенн эквивалентными схемами Тевенина. .При этом если линейный размер антенны, взаимодействующей с помехонесущим полем, мал, то анализ ее взаимодействия с МЭМП значительно упрощается. Критерием такого упрощения может служить условие, когда либо размер коллектора рассматриваемой конструкции меньше одной шестой наименьшей длины волны возможного излучения, либо время распространения от измерительных клемм устройства до его крайней точки меньше одной четвертой времени нарастания импульса внешнего воздействия [}4].

В зависимости от того, будет ли линейный размер антенны меньше, соизмеримым или больше длины волны внешней помехи, может быть применен при анализе соответственно квазистатический, резонансный или волновой подход. В настоящем разделе подробно будут рассмотрены вопросы, связанные с реакцией электрически малых антенн на внешнее воздействие, когда их линейные размеры намного превышают или соизмеримы с длиной волны внешнего синусоидального иомехонесущего поля или ее эквивалентом в случае импульсного воздействия. Ввиду того, что процессы, протекающие в электрически длинных антеннах, идентичны волновым процессам в длинных линиях, их реакция на внешнее воздействие будет подробно рассмотрена в гл. 3.