基于PSPICE建模仿真方法研究传输线网络时域响应

为研究注入式电磁脉冲对端接负载的传输线网络的耦合规律,以典型的环形网络和树形网络为研究对象,基于PSPICE建模仿真方法,研究方波脉冲在传输线网络中的时域响应. 对端接电阻负载的同轴线网络瞬态响应的实验结果、BLT方程求解结果、PSPICE仿真结果进行了对比分析,表明了PSPICE方法与BLT方程求解结果及实验结果具有很好的一致性. 针对BLT方程方法在求解电容、电感负载及非线性负载上存在计算复杂、较难求解的问题,利用PSPICE建模仿真方法对端接电容负载的环形同轴线网络、端接瞬态抑制二极管的树形同轴线网络和多芯线缆网络的方波脉冲瞬态响应进行了仿真,与实验结果具有较好的一致性. 这些结果验证了PSPICE建模仿真方法在解决电磁脉冲对端接线性、频变及非线性负载的传输线网络时域响应的有效性.      

线缆孔洞对车辆电子设备屏蔽效能分析

强电磁脉冲通过线缆孔洞耦合进入电子设备屏蔽腔, 对作用范围内的电子产品会造成巨大的破坏效应。针对这一问题, 采用传输线法分析各种线缆孔洞对电子设备腔体屏蔽效能的影响, 并首次将其应用于某类型车辆中, 为车辆内部电子系统的防护提供了理论参考。实验结果表明, 在车辆不规则的腔体电磁脉冲情况未知的条件下, 采用矩形屏蔽腔体圆形线缆孔洞可提高车辆电子设备的屏蔽效能。     

一种适用性广的线缆电磁脉冲效应计算方法

为获得能用于多种电磁脉冲作用下长线缆电磁脉冲效应计算的方法,基于Agrawal和Vance模型,该文推导了适用性较广的场线耦合效应计算方法。利用编写的Matlab程序,计算了长度参数改变条件下的线缆HEMP(核电磁脉冲)效应。计算显示,短线缆效应计算结果与FDTD法结果是一致的,这证明了推导算式的正确性;推导的算式能有效用于长线缆效应计算。由计算过程可知,所获方法也能用于小线径及不同种类电磁脉冲作用下的线缆电磁脉冲效应计算。     

雷电电磁脉冲场对多芯线的耦合效应研究

为研究多芯线短线缆在雷电电磁脉冲场辐照下终端负载的感应电压,利用WU-800型MARX源和有界波模拟器来模拟雷电电磁脉冲场,对多芯线进行辐照耦合试验。试验中通过改变试验条件,得到了不同雷电电磁脉冲波形、多芯线长度、辐射场与线缆夹角、线缆终端负载条件下多芯线终端负载的感应电压的变化规律。试验发现:雷电电磁脉冲的上升沿对线缆耦合电压幅值影响较大,脉宽对耦合电压影响较小;线缆长度对感应电压的幅值及响应频点有重要影响;电场极化方向对线缆终端响应幅值有较大影响,但并不改变响应波形;随着受测端负载阻值的增加,线缆感应电压也逐步增大,非受测端负载对线缆感应电压无影响。     

瞬态电磁脉冲对细胞跨膜电位的影响

我们初步研究了瞬态电磁脉冲的非热生物效应,取得了第一手实验数据,为进一步探索其机理提供基础［１］．低强度瞬态电磁脉冲非热效应的源发点为细胞膜,脉冲对细胞跨膜电位的影响是导致其生物效应的原因之一［２］．所以需要了解电磁脉冲激发的细胞跨膜电位,以及瞬态电磁脉冲特性对跨膜电位的影响．我们采用简化的细胞电学模型计算得到不同特性的瞬态电磁脉冲对细胞跨膜电位的影响,结果具有普遍指导意义．１　简化的细胞电学模型　　在实验系统中,电磁脉冲的频率范围不是很宽,采用的细胞种类也有限,可以统一采用简化的细胞电学模型进…     

细线天线的瞬态响应特性的研究

利用FDTD（时域有限差分方法）对多根细线天线的瞬态响应特性进行了数值模拟。分析了其他细线天线的存在对馈源为电磁脉冲的细线天线辐射特性的影响以及对入射波为电磁脉冲时细线天线中心电流响应特性的影响。指出了MIMO（多输入多输出）技术在超宽带领域应用时,天线之间的距离所应当满足的条件。     

静电放电电磁脉冲辐照效应研究

基于传输线理论研究了静电放电电磁脉冲(ESD EMP)对电路的辐照效应机理,并建立了相关的数学模型.参照IEC61000-4-2标准,进行了ESD EMP辐照效应实验,同时实测了耦合板周围电场强度,实验结果表明,当受试设备电路板平行于水平耦合板(HCP)放置时,在电场强度类似的情况下,对水平耦合板(HCP)放电时的感应干扰电压普遍比对垂直耦合板(VCP)放电时高.将实验结果与模型分析比较,结果吻合良好,因此可以用此模型来研究静电放电产生的电磁脉冲场与电子系统的能量耦合问题.本文研究也表明现行的IEC61000-4-2标准存在不足,水平耦合金属板会改变静电放电电磁脉冲辐射场的入射方向,对测试结果影响较大,需要对被测设备(EUT)的摆放位置作进一步的规范.     

瞬态电磁脉冲对细胞增殖的影响

实验采用有丝分裂指数测定法及＾３Ｈ－ＴｄＲ掺入法,研究瞬态电磁脉冲对人外周血淋巴细胞及艾氏腹水癌细胞增殖的影响。结果发现,没有植物凝集素ＰＨＡ时,１００ｋＨｚ和２００ｋＨｚ瞬态电磁脉冲对淋巴细胞有丝分裂指数和＾３Ｈ－ＴｄＲ掺入量无显著影响;有ＰＨＡ时,１００ｋＨｚ瞬态电磁脉冲促进淋巴细胞摄取＾３Ｈ－ＴｄＲ,细胞有丝分裂指数增加,２００ｋＨｚ瞬态电磁脉冲抑制淋巴细胞摄取＾３Ｈ－ＴｄＲ,细胞有丝分裂指     

车辆电控设备不规则腔体的屏蔽效能分析

为有效抑制电磁损伤, 采用TLM（Transmission Line Matrix）算法研究了高空核电磁脉冲作用下线缆孔洞对电子设备屏蔽效能的影响。根据回波强度与反射面形状有关的现象, 提出采用不规则屏蔽腔体对抗电磁毁伤的方法, 通过增强回波减少进入屏蔽腔体内部的电磁波, 并在非屏蔽的车辆中进行验证。仿真结果表明, 不规则腔体的电场屏蔽效能高于圆柱形和矩形屏蔽腔体, 且谐振较小, 验证了该屏蔽腔设计的合理性和有效性, 从而为车辆内部电控系统的防护提供了理论参考。     

瞬态电磁脉冲对淋巴细胞遗传及免疫功能的影响

通过以人的 T-淋巴细胞为受试对象 ,以其结合绵羊红细胞形成 E-玫瑰花结的百分率为指标 ,测试了不同波形参数的脉冲电磁场、不同照射时间对 E-玫瑰花结形成率的影响 ;并讨论了瞬态电磁脉冲(TEMP)对长白猪淋巴细胞转化率等遗传学效应的影响 ,为解释低强度瞬态电磁脉冲对细胞产生非热效应作用的机理提供了可靠的依据     

外场激励时通信电缆的瞬态响应分析

多导体传输线理论分析外场与电缆间的耦合,时域有限差分法(FDTD)模拟通信电缆对外场的时域响应.根据模拟得到的电缆上电压电流的分布,对具有多根导线电缆采用单导线模型做近似处理,并计算了相应的电参数.结果表明,单导线模型处理所得结果和其他方法的结果符合得很好.该结论对实际应用有参考价值.     

基于行波耦合原理的高压直流输电系统接地极引线故障测距

提出一种基于平行双导线行波耦合原理的接地极引线故障测距方法,推导接地极引线线模波和地模波传播等效参数及耦合规律.该方法建立在接地极引线分布参数模型基础上,采取接地极引线并行线路同时刻注入同极性脉冲的方式,通过脉冲发射和初始线模波时间差计算故障距离.该方法能够消除无故障时脉冲行波在接地极引线上反复传播的不利影响,计算简单,录波量小,定位精度高.仿真结果表明,该方法可以实现高压直流输电系统接地极引线全线范围内故障点的快速、准确测距.     

不等高多导体传输线串扰特性的仿真与分析

随着电子系统工作频率的提高,系统中的传输线之间不可避免地会发生串扰问题。将采用时域传输线方程构建不等高多导体传输线的串扰模型,然后通过时域有限差分(FDTD)方法求解传输线方程,获得传输线端接负载上的串扰响应。采用该方法,模拟和分析脉冲集总电压源作用不等高多导体传输线的串扰规律。在此基础上,通过多集总源作用多导体传输线的串扰仿真,获得脉冲型干扰信号对传输线上工作信号的影响。     

车载移动卫星通信系统电磁屏蔽研究

为了减少外界电磁脉冲对车载移动卫星通信系统的电磁损伤,通过设置带孔缝的屏蔽腔体对系统内部各组件进行电磁防护。应用传输线理论,将带孔缝的屏蔽腔体建模成传输线,腔体内部的PCB板建模成特殊的传输层,求解出腔体内任意点的屏蔽效能。仿真结果表明：本文所建模型可以很好地拟合实验数据,验证了本文模型的准确性,很好地解决了运算速度与精确度之间的矛盾。模型给出了电磁脉冲入射角、极化角、腔体和孔缝尺寸等对屏蔽效能的影响,为工程实践中进行电磁屏蔽提供了很好的理论基础。     

非平行多导体传输线串扰的快速时域分析算法

基于高阶FDTD(2,4)方法(时域有限差分方法)和传输线方程研究一种高效的时域混合算法,实现非平行多导体传输线串扰的快速计算.首先,将非平行多导线按照时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)网格分解成多段相对独立的传输线段.然后,采用传输线方程,构建各段多导线的串扰模型.由于传输线方程的精度取决于非平行多导线的单位长度分布参数,因此,根据平行多导线单位长度分布参数经验公式,推导了适用于非平行多导线的单位长度分布参数计算公式.最后,采用高阶FDTD(2,4)的大空间步长对传输线方程进行差分离散,从而在不影响计算精度的前提下,大幅减少迭代网格数,提高了计算效率.通过理想导电板上非平行多导线不交叉和交叉两种情况下的串扰仿真,与商用电磁仿真软件CST的计算结果和耗用时间进行对比,验证了时域混合算法的正确性和高效性.     

利用传输线上的瞬态过程产生纳秒电脉冲

根据同轴传输线的传输方程，分析了利用瞬态解产生电脉冲的过程，并从实验上通过选择适当的电源电压值，调节负载电阻，控制电磁波在各个界面的反射系数，在一种电阻性负载回路上得到了稳定的上升沿快至2．67ns、正频宽小到4．33ns、电压幅度为55V的纳秒电脉冲。     

高压输电线附近电场强度的矩量法分析

在导体的数量,介质的层数以及导体的横截面形状均是任意的条件下,论文提出利用矩量法计算高压输电线附近电场强度,其基本理论和相应的计算机程序可用于对高压线附近的电磁污染的评估,同时还可用于分析电力线对通信线路的干扰。在计算实例中,计算结果和相应的解析法有很好的一致性,证明了本方法的正确性和有效性。     

光脉冲在具随机极化模耦合单模光纤中的传输特性

分析了Ｃｈｉｒｐ高斯光脉冲在同具有频率色散和极化模耦合的单模光纤中的传输特性。我们把传输常数展开成具有频率三阶导数的泰勒级数，并把两个极化模的耦合模型看成具有离散随机模耦合中心的双模传输线。然后，用ＦＦＴ法和双模传输线法推导出了Ｃｈｉｒｐ光脉冲在单模色散光纤中的功率统计平均值公式。最后分析了频率色散和极化模耦合对单模光纤中传输Ｃｈｉｒｐ脉冲的影响。     

损耗大地对电缆耦合电磁脉冲的影响研究

依据传输线理论,利用快速傅立叶变换和反变换技术,计算了在核电磁脉冲作用下损耗大地上电缆屏蔽层上的感应电流。研究了有损耗大地的一些因素对电缆屏蔽层感应电流的影响,得到了规律性结论。计算了理想大地和有损耗大地上电缆屏蔽层的感应信号,并对比分析了两者对电缆感应信号的影响,得到有损耗大地增强了电缆上感应电流的强度的结论,分析认为是因为在有损耗大地上沿水平方向的电缆的切向电场激励比理想大地上的大。