附录 B 方向图优化布局算法总程序 57

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1 绪论

1。1 研究背景及意义

随着科学技术水平的迅猛发展，人造卫星正在得到越来越广泛的运用。有的卫星装有通 信设备，用来转播广播、电视、通讯等信号；有的装有照相设备，用来对地面进行拍照、侦 察；有的装有天文设备，用来进行天文观测；有的装有科研设备，用来进行科研及空间无重 力条件下的特殊生产。过去人们关心的是如何提高卫星发射和接受系统的性能，而近年来， 卫星产品呈现出电子设备高度集成化，系统工作频带不断拓宽，系统发射功率大、接收设备 灵敏度高、天线数量多的特点，整星电磁兼容的问题日益突出，带来了日益严重的电磁干扰 与电磁污染问题。电磁干扰与电磁污染不仅会损坏电磁敏感设备、影响产品的安全性和可靠 性，还对人类及生态环境造成破坏。因此，研究电磁兼容技术就是为了控制电磁干扰、减小 环境电磁污染来保障电子设备和系统的正常工作。

1。2 电磁兼容的基本概念

电磁兼容是指设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态和能力，即该设 备不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁发射导致不能接受的降级，也不会因其 发射而导致同一电磁环境中其他设备出现不允许的降级[1]。电磁兼容学科的研究目的是使在 同一电磁环境下工作的各个电子元器件、设备和系统都能正常运行、互不干扰，达到兼容的 状态。

由干扰源发射的电磁能量，通过耦合的方法将电磁干扰能量加在易受影响的敏感设备上， 影响其工作的过程称为电磁干扰效应，这是决定电磁兼容性能的关键因素。对任何电磁兼容 性问题的研究都是通过电磁干扰源、耦合途径、敏感设备这三个要素进行的，因此被成为电 磁兼容三要素，如图 1。1 所示，其定义如下：

（1）电磁干扰源：能够产生电磁干扰的任何事物。

（2）耦合途径：指将电磁干扰能量传输到受干扰设备的通路或媒介。

（3）敏感设备：指受到电磁干扰影响，或者说对电磁干扰发生响应的设备[5]。

图 1。1 电磁兼容三要素

电磁兼容学科的研究范围十分广泛，包括电子、通信、交通、军事和医疗，还包括像卫

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星、汽车、飞机、舰船上通信发射设备和接收设备之间的电磁干扰。卫星可以实现远距离通 信，是现代一种非常重要的通信手段，相对于其它领域的研究，整星的电磁兼容性研究更为 迫切。卫星的体积需要尽可能小，这导致了庞大数量的电子设备不得不挤在一个有限的空间 里，各种型号各个频段的天线同时工作，电磁兼容环境十分恶劣，设备之间的干扰非常严重， 有时甚至不能正常工作，因而急需对它们进行系统的电磁兼容性分析和优化。

1。3 电磁兼容的发展历史

1。3。1  国外电磁兼容的发展历史

1。3。2  国内电磁兼容的发展历史

1。4 电磁兼容发展趋势

1。5 研究内容

影响天线布局的主要因素有天线间的耦合度、方向图畸变和近场辐射等[8]。耦合度是天 线电磁兼容性能的重要因素，又与天线的布局关系最为密切，因此是研究的重点。如果发射 天线间的耦合度过大，会影响接收天线的正常工作，导致整个卫星系统存在安全隐患。卫星 上通常装有多个高灵敏度的天线。星载接收天线与发射天线之间的耦合，会导致这些无线电 发射设备与接收设备产生非常复杂的电磁干扰，而且由于星载天线工作的开放性，使这种耦 合无法通过屏蔽或接地等方法消减。如果这些干扰在卫星研制的后期才被发现，就会成为一 个严重干扰整星工作的电磁干扰问题[4]。