本文提出了一種相控陣雷達天線諧波輻射發射改進型現場測試方法，并基于ITU-R SM.329-11-2011和MIL-STD-461G-2015標準，進行了天線的諧波輻射發射指標實測。結果表明：改進型現場測試方法在雷達天線有效輻射功率測定，分辨率帶寬設置等方面，比基于微波暗室的測量方法，有更好的可操作性和可行性。

由于篇幅限制，本期我們先介紹相控陣天線諧波輻射發射測試基本情況和理論基礎。

相控陣雷達天線能夠控制每個陣元產生電磁波的相位與幅度，以此強化電磁波在制定方向上的強度，并壓制其他方向的幅度，從而實現電磁波束的方向發生改變。相控陣天線較之傳統天線具有無機械運動、陣元數量多、快速切換、抗干擾能力強等特點，因而相控陣天線的研究和應用越來越受到各軍事強國的重視。

相控陣天線的電性能參數主要包括：有效輻射功率、天線方向圖、電壓駐波比、增益和諧波雜散。其中，諧波雜散即諧波與亂真輻射發射測試是檢驗相控陣天線陣面性能的一個最為關鍵的參數測試。據報道，美國雷聲公司近日對即將安裝在“伯克III”驅逐艦“杰克盧卡斯”號上的SPY6（V）1型相控陣雷達完成了微波暗室內的近場測試，驗證了多個工作頻率下，天線掃描到不同角度，不同工作模式下（如窄波瓣/寬波瓣、低副瓣、和差波束、多波束等）的天線方向圖、駐波、有效輻射功率，以判斷其性能是否達標。基于微波暗室的相控陣天線球面遠場測試系統如圖1所示。

圖 1  控制、限幅、測量通道過載策略設置

由于諧波發射為頻率是中心頻率發射整數倍的雜散輻射，諧波輻射發射量是相控陣天線性能的表征參數之一，也是相控陣天線電磁兼容性特征指標之一。因此，諧波輻射發射測試屬于相控陣天線電磁兼容性測試范疇，而相控陣天線的一般工作在C波段或者X波段，同時其物理尺寸D一般較大，根據菲涅爾-弗朗和費定理計算的遠場條件R一般大于通用的微波暗室物理長度，而相控陣雷達天線諧波輻射發射測試需要滿足遠場條件，因此，其相控陣天線陣面的諧波測試一般不在微波暗室內測試。

后文第一部分基于MIL-STD-461G-2015與GJB151B-2013標準，比較了CE106 天線端口傳導發射與RE103 天線諧波輻射發射的區別，給出了遠場條件，并首次詳細推導了相控陣雷達天線輻射發射的有效輻射功率公式，第二部分以某型相控陣雷達為例，提出了一種相控陣雷達天線諧波輻射發射改進型現場測試方法，第三部分對實測的相控陣雷達天線的諧波輻射發射量指標。最后，給出相關結論。

1.相控陣天線諧波輻射發射測試的理論基礎

天線端口傳導發射與天線諧波輻射發射的區別

MIL-STD-461G-2015 Requirements for the control of electromagnetic interference characteristics of subsystems and equipments 以及GJB151B-2013《軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求與測量》標準，明確給出了關于發射機天線的發射測試項目，即CE106 10kHz-40GHz天線端口傳導發射與RE103 10kHz-40GHz天線諧波和亂真輸出輻射發射。其中，CE106測試項目不考慮任何與天線頻響特性相關的任何抑制，只考慮天線端口傳導直接耦合，不考慮天線系統特性的影響，適用于天線可拆卸的發射機。RE103測試項目對諧波和亂真輸出的輻射發射進行控制，包括對天線輻射特性效應的評估，適用于天線不可拆卸的發射機。相控陣雷達屬于帶有固定不可拆卸相控陣天線的發射機，因此，相控陣雷達天線諧波和亂真輸出輻射發射遵循標準中的RE103的要求。前已有述，相控陣雷達天線的RE103測試不滿足在微波暗室測量的條件，主要是遠場條件受限所致。

遠場條件公式

 相控陣雷達天線諧波輻射發射需要在遠場條件下進行。最小遠場測試距離按如下公式確定：

當相控陣雷達天線發射中心頻率不高于1.24GHz時，按式（1）和（2）計算并取大者；

(1)

(2)

 當相控陣雷達天線發射中心頻率高于1.24GHz時，按式（3）和（4）計算。

(3)

(4)

 上述各式中：

Rm---發射天線與接收天線間的距離，即最小遠場測試距離，m；

D---發射天線的最大物理尺寸，m；

d---接收天線的最大物理尺寸，m；

λ---相控陣雷達天線發射頻率的波長，m。

諧波發射抑制度公式的詳細推導

 諧波發射抑制度可用來表征相控陣雷達天線諧波輻射發射的電磁參數。從電磁兼容測試角度看，諧波抑制度可等效為實測諧波的有效輻射功率值（dBW）與實測基波有效輻射功率值（dBW）之差。由上述可知，諧波發射核心電磁參數應為發射機有效輻射功率。

發射機發射的有效輻射功率也可以表示為：

(5)

 式中:

Pt---發射機輸出功率；

Gt---相控陣發射天線增益。

相控陣天線輻射場強E可表示為：

(6)

 式中:

EV/m---發射機米前方距離處的電場強度；

R---發射機天線和接收天線間的距離。

(6)式用對數表示，可變成為：

(7)

 即為：

(8)

 另一方面，從場強測量的角度來講，發射機R米前方距離處的電場強度EdBμv/m還可表示為：

(9)

(10)

式中:

Vr,dBμV---測量接收機端口電壓讀數值，

AFr,dB/m---接收天線的天線系數，

Lloss,dB---接收測試回路的線纜損耗，

Pr,dBm---測量接收機功率讀數值。

聯立公式（5）（8）（9）（10），可得：

(11)

(12)

(13)

 式中:

HSdB---諧波發射抑制度。