本文提出了一种相控阵雷达天线谐波辐射发射改进型现场测试方法，并基于ITU-R SM.329-11-2011和MIL-STD-461G-2015标准，进行了天线的谐波辐射发射指标实测。结果表明：改进型现场测试方法在雷达天线有效辐射功率测定，分辨率带宽设置等方面，比基于微波暗室的测量方法，有更好的可操作性和可行性。

由于篇幅限制，本期我们先介绍相控阵天线谐波辐射发射测试基本情况和理论基础。

相控阵雷达天线能够控制每个阵元产生电磁波的相位与幅度，以此强化电磁波在制定方向上的强度，并压制其他方向的幅度，从而实现电磁波束的方向发生改变。相控阵天线较之传统天线具有无机械运动、阵元数量多、快速切换、抗干扰能力强等特点，因而相控阵天线的研究和应用越来越受到各军事强国的重视。

相控阵天线的电性能参数主要包括：有效辐射功率、天线方向图、电压驻波比、增益和谐波杂散。其中，谐波杂散即谐波与乱真辐射发射测试是检验相控阵天线阵面性能的一个最为关键的参数测试。据报道，美国雷声公司近日对即将安装在“伯克III”驱逐舰“杰克卢卡斯”号上的SPY6（V）1型相控阵雷达完成了微波暗室内的近场测试，验证了多个工作频率下，天线扫描到不同角度，不同工作模式下（如窄波瓣/宽波瓣、低副瓣、和差波束、多波束等）的天线方向图、驻波、有效辐射功率，以判断其性能是否达标。基于微波暗室的相控阵天线球面远场测试系统如图1所示。

图 1  控制、限幅、测量通道过载策略设置

由于谐波发射为频率是中心频率发射整数倍的杂散辐射，谐波辐射发射量是相控阵天线性能的表征参数之一，也是相控阵天线电磁兼容性特征指标之一。因此，谐波辐射发射测试属于相控阵天线电磁兼容性测试范畴，而相控阵天线的一般工作在C波段或者X波段，同时其物理尺寸D一般较大，根据菲涅尔-弗朗和费定理计算的远场条件R一般大于通用的微波暗室物理长度，而相控阵雷达天线谐波辐射发射测试需要满足远场条件，因此，其相控阵天线阵面的谐波测试一般不在微波暗室内测试。

后文第一部分基于MIL-STD-461G-2015与GJB151B-2013标准，比较了CE106 天线端口传导发射与RE103 天线谐波辐射发射的区别，给出了远场条件，并首次详细推导了相控阵雷达天线辐射发射的有效辐射功率公式，第二部分以某型相控阵雷达为例，提出了一种相控阵雷达天线谐波辐射发射改进型现场测试方法，第三部分对实测的相控阵雷达天线的谐波辐射发射量指标。最后，给出相关结论。

1.相控阵天线谐波辐射发射测试的理论基础

天线端口传导发射与天线谐波辐射发射的区别

MIL-STD-461G-2015 Requirements for the control of electromagnetic interference characteristics of subsystems and equipments 以及GJB151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》标准，明确给出了关于发射机天线的发射测试项目，即CE106 10kHz-40GHz天线端口传导发射与RE103 10kHz-40GHz天线谐波和乱真输出辐射发射。其中，CE106测试项目不考虑任何与天线频响特性相关的任何抑制，只考虑天线端口传导直接耦合，不考虑天线系统特性的影响，适用于天线可拆卸的发射机。RE103测试项目对谐波和乱真输出的辐射发射进行控制，包括对天线辐射特性效应的评估，适用于天线不可拆卸的发射机。相控阵雷达属于带有固定不可拆卸相控阵天线的发射机，因此，相控阵雷达天线谐波和乱真输出辐射发射遵循标准中的RE103的要求。前已有述，相控阵雷达天线的RE103测试不满足在微波暗室测量的条件，主要是远场条件受限所致。

远场条件公式

 相控阵雷达天线谐波辐射发射需要在远场条件下进行。最小远场测试距离按如下公式确定：

当相控阵雷达天线发射中心频率不高于1.24GHz时，按式（1）和（2）计算并取大者；

(1)

(2)

 当相控阵雷达天线发射中心频率高于1.24GHz时，按式（3）和（4）计算。

(3)

(4)

 上述各式中：

Rm---发射天线与接收天线间的距离，即最小远场测试距离，m；

D---发射天线的最大物理尺寸，m；

d---接收天线的最大物理尺寸，m；

λ---相控阵雷达天线发射频率的波长，m。

谐波发射抑制度公式的详细推导

 谐波发射抑制度可用来表征相控阵雷达天线谐波辐射发射的电磁参数。从电磁兼容测试角度看，谐波抑制度可等效为实测谐波的有效辐射功率值（dBW）与实测基波有效辐射功率值（dBW）之差。由上述可知，谐波发射核心电磁参数应为发射机有效辐射功率。

发射机发射的有效辐射功率也可以表示为：

(5)

 式中:

Pt---发射机输出功率；

Gt---相控阵发射天线增益。

相控阵天线辐射场强E可表示为：

(6)

 式中:

EV/m---发射机米前方距离处的电场强度；

R---发射机天线和接收天线间的距离。

(6)式用对数表示，可变成为：

(7)

 即为：

(8)

 另一方面，从场强测量的角度来讲，发射机R米前方距离处的电场强度EdBμv/m还可表示为：

(9)

(10)

式中:

Vr,dBμV---测量接收机端口电压读数值，

AFr,dB/m---接收天线的天线系数，

Lloss,dB---接收测试回路的线缆损耗，

Pr,dBm---测量接收机功率读数值。

联立公式（5）（8）（9）（10），可得：

(11)

(12)

(13)

 式中:

HSdB---谐波发射抑制度。