基于模式理论的混响室概率统计模型及其蒙特卡罗模拟

混响室作为一种应用越来越广泛的电磁兼容测试设备,其内部电磁环境的研究受到越来越多的重视.研究混响室内电磁场量的概率统计特征,对于混响室理论分析、统计电磁学理论以及混响室电磁环境的数值模拟具有重要意义.传统代表性的角谱模型由于不考虑混响室尺寸形状,使得室内不同位置采样点具有完全相同的电磁场量统计特征,从而无法刻画不同采样点的差异性.本文结合谐振腔模式理论和蒙特卡洛方法,提出了一种全新的混响室概率统计模型,该模型不仅与角谱模型非常等效,还能体现不同位置采样点具有的不同电磁场量统计特征,从而为混响室统计分析提供了另一种全新的思路.     

混响室内空间特性测量

主要研究混响室内场分布的空间特性统计模型,对自制的混响室内场分布的空间相关特性进行测量,与理论模型空间相关函数SCF进行对比分析.研究结果是在一定频率范围内观察得到的,即从不理想,欠模状态到理想.多模或过模状态的操作.从这些实验结果中可以得到混响室操作的低频限制标准.     

混响室内场分布统计特性的研究

本文通过实测得到理论参考值,再利用概率密度函数(PDF)模型定性分析了混响室内场的分布统计特性.本次实验采用的混响室工作频率为1GHz-9GHz,尺寸为1.1 m×0.7m×0.6m(长×宽×高),实验结果将参照模型进行分析,并且用威布尔图对实验数据进行验证,在一定的误差允许范围内,最终验证混响室内场的功率密度的pdf满足威布尔分布.     

混响室漫射场下典型线缆网络响应规律分析

为研究复杂电磁环境对多导体传输线干扰特性,进一步分析场线耦合规律,通过对多列入射波在空间角上离散模拟腔室内复杂电磁环境.利用Agrawal场线耦合理论分析树形、环形等线缆网络各节点处的响应信号,并搭建实验系统进行实验验证.结果表明:利用多列波叠加的方法能较好地模拟混响室的电磁环境,可用于混响室场线耦合方面的研究.混响室条件下,线缆网络节点频域感应信号幅值随频率升高而降低,且在某些频点出现电流峰值.干扰信号为双指数脉冲时,线缆网络节点的时域响应信号呈现震荡衰减规律,衰减时间与网络结构有关.     

基于FDTD的混响室场均匀性仿真分析

为了确定由中国传媒大学制作的小体积混响室的场均匀性工作区域,本文通过电磁仿真软件GEMS建立了实际混响室的三维电磁模型,采用并行FDTD方法对混响室内的场均匀性进行仿真分析,计算出划定工作区域的8个顶点的电场,再通过数据处理得到场的标准偏差 仿真结果表明,此次划定的测试区域满足IEC 61000-4-21中关于混响室场均匀性的判定标准.     

混响室漫射场条件下树型线缆网络耦合规律仿真分析

为研究复杂电磁环境对多导体传输线干扰情况,分析场线耦合规律,进一步提出有效电磁防护方法。以典型线缆网络为分析对象,研究其在全向辐射的电磁环境下的响应信号。利用线缆网络BLT方程,结合蒙特卡洛统计理论构造全向辐射的电磁环境仿真模型,得到线缆网络各个节点在该漫射场环境下的时域、频域响应。其结果表明,蒙特卡洛方法建立的全向辐照模型与混响室内电磁环境具有很高的一致性;全向辐照情况下,由于各管道串扰,线缆网络频域响应频点与线缆管道长度无对应关系;双指数脉冲时域响应信号成震荡衰减曲线,衰减时间与入射波一致。     

混响室条件下仿真研究树形传输线网络的耦合规律

为研究复杂腔室电磁环境下场线耦合规律,提出了高效电磁防护的新方法.以典型树形传输线网络为研究对象,分析其在混响室电磁环境下的响应信号.结合蒙特卡洛统计理论,改进外场激励下多导体BLT方程构造全向辐射电磁环境下的传输线网络仿真模型,求解网络各终端时域、频域电流响应.研究单端口负载、单管道长度改变对各终端电流响应的影响.分析不同材料、不同离地高度情况下终端感应信号规律.结果表明:混响室电磁环境条件下,传输线网络单个管道长度的改变使各终端频域谐振点发生变化,但单个终端负载变化不会对除该点以外的其他终端响应产生显著影响;传输线网络的双指数脉冲时域感应电流信号呈震荡衰减曲线,并随传输线材料电导率的增大和离地高度的减小而减小.     

电波混响室最低可用频率估算方法研究

为了满足混响室场均匀性要求,每个混响室都有一个最低可用频率.混响室最低可用频率一般与混响室的大小以及搅拌器的搅拌效率有关,混响室体积越大,最低可用频率越小.对最低可用频率的估算,目前相关标准介绍了2种方法:一种方法是在最低可用频率处,保证混响室内至少有60个模,另一种方法规定混响室最低可用频率是最低谐振模频率的3~4倍.若混响室尺寸一定,2种方法估算的结果可能不同.针对一个已知尺寸的混响室进行了仿真研究,结果表明,对于所选混响室,2种估算方法所得结果基本一致,且估算结果对应的场均匀性满足标准对容许偏差的要求.     

通风孔对混响室场均匀性的影响

在混响室场均匀性和校准的基础上,从能量的角度出发,数值分析不同形状、大小和占空比(镂空面积与孔面总面积之比)通风孔对混响室内部电磁能量的泄漏和均匀性的影响。相较方形孔,圆形孔的电磁泄漏更小,场强标准方差相差11.15d B;孔面积越小,占空比越小,泄漏越小,标准方差分别相差12.75 d B和19.02 d B。以实验室混响室为研究对象进行实际测试,减小通风孔占空比很好地改善了混响室场均匀性。数值分析和实测结果表明:通风孔是混响室内外电磁能量耦合的主要通道之一,影响到混响室内的局部能量密度和总场均匀性;孔的形状、面积和占空比是其影响因素,且占空比占主要地位。     

加载物布局对混响室参数的影响

针对加载物广泛用于混响室的相关实验,结合已有的理论和研究成果,通过大量实验分析其布局和数量变化对于腔室内相关参数的影响.总结混响室中概率分布、标准偏差、Q值、独立采样点数的测试与计算方法,并通过测试混响室内的场强、功率和S21参数得到相关数据和结论.通过综合分析加载物对于四个参数的影响,其放置于混响室边缘以及距离地面一定高度的加载布局要好于放置于中央地面处,且加载后对于参数的变化并非都是有益的.在进行实验时,相关参数也会随着加载物数量的变化而改变,同时过量加载会对实验本身会起到适得其反的效果.     

开有不同矩形孔缝的电大腔中场分布的统计分析

本文研究外部电磁波入射下开孔电大金属腔中的电磁场环境特征.由于电大尺寸带来的巨大计算代价和高频响应敏感性问题,很难通过由全波分析得到的特定条件下的场分布确定性解来评估腔内场环境的普遍规律.因此,本文研究了当矩形腔体上开有不同尺寸矩形孔缝时,腔体内部电场分布的统计规律,并且给出了可对开孔腔体内部电场均值、标准差以及电场值概率密度分布进行快速评估的图表.此外,还发现开孔腔体内电场各个分量概率密度函数与理想混响室中对应量的概率密度函数具有极高的相似性.上述统计规律可作为开孔电大腔体在设计阶段有效的参考依据,并可为相关的电磁兼容分析提供重要的指导.     

面向成本优化的SBS虚拟化资源分配

在部署云应用问题中,对于结构复杂的基于SBS的资源优化分配问题,目前尚缺少深入研究.针对这一问题,提出了组件服务资源配置的概念及其确定方法,基于此将SBS的资源优化分配建模为资源配置的组合优化.为求解优化模型,给出了一种改进了交叉算子和变异算子的遗传算法.实验验证了优化模型的有效性,同时表明提出的遗传算法具有较快的收敛速度,且与线性规划相比,虽然最优解的质量相近,但是在较大规模问题上求解效率明显优于后者.     

预应力钢丝绳-聚合物砂浆面层抗弯加固持荷RC梁数值分析及承载力计算

建立预应力钢丝绳-聚合物砂浆面层抗弯加固钢筋混凝土(RC)梁的有限元模型(FEM),并利用已有的试验数据验证模型的准确性.基于有限元模型,进行不同持荷比下加固梁的力学性能研究.结果表明:建立的有限元模型可较好地解决持荷条件下钢丝绳-聚合物砂浆面层与RC梁之间单元不协调变形等问题;随着持荷比的提高,加固梁的极限承载力提高幅度逐渐减小;当预加载低于未加固梁极限承载力的20%时,混凝土损伤较小,不考虑预加载的影响;当预加载高于未加固梁极限承载力的20%时,需考虑加固材料滞后应变对加固试件极限承载力的影响.基于平截面假定和钢丝绳滞后应变,提出抗弯加固持荷RC梁的极限承载力计算公式,其计算结果与数值分析结果吻合良好.     

垂直线电源的电磁场

在麦克斯韦方程组和电磁理论的基础上,借助分离变量法和Sommerfeld-Fourier积分,通过将偶极源电磁场沿导线积分的方法,导出垂直线电源电磁场的解。给出几种不同地电条件下垂直线电源电磁场的理论表达式,包括均匀大地中深钻井内垂直电偶极、有限和无限长垂直线电源电磁场的理论表达式,以及无限深或有限深海水中垂直电偶极、线电源等情况下电磁场的理论表达式。这些表达式可以用于地面电磁法和海洋电磁法的理论计算,并通过某种特殊情况导出的结果证明了本文所推导的表达式的正确性。     

A novel approach to design microwave medium of negative refractive index and simulation verification

In this paper, a novel approach is presented to synthesize microwave medium of negative refractive index by incorporating metallic wire array with negative effective permittivity into the host media such as ferrimagnet-YIG （yttrium iron garnet） applied by external magnetic field whose permeability is negarive. We have designed the composite medium having negative refractive index in C/X band frequencies, analyzed and simulated its electromagnetic （EM） properties by use of EM EDA package based on time-domain finite integration method. The simulation results show that： ① the effective permittivity of the designed metallic wire array is negative in the frequency range from 7.02 GHz to 9.80 GHz; ② the permeability of YIG substrate immersed into an external magnetic field is negative in the frequency range from 5.22 GHz to 8.14 GHz; ③ EM wave can pass through the composite medium synthesized by the above designed metallic wire array and YIG substrate, and ④ the negative refraction behavior occurs on the interface between the composite medium and the normal material with positive refractive index in 7.51-8.13 GHz frequency range, in which the effective permitUvity of the metallic wire array and the permeability of YIG substrate are negative simultaneously. The full wave simulation has demonstrated that the effective refractive index of the designed composite medium is indeed negative and ascertained that the proposed approach to design microwave medium with negative refractive index is viable.     

开孔电大腔中场分布的统计分析

本文讨论了电大金属腔的孔缝耦合问题.采用开孔矩形腔的一种快速分析方法,来计算腔内电磁场分布;对入射波入射角度的微小变化和腔体几何结构微小变化带来的高频响应敏感性问题进行了研究;针对高频响应敏感性使确定性规律难以存在的情况,采用统计分析方法得到腔内电磁场空间分布的统计结果.研究表明,在入射波入射角度微小变化或者腔体几何结构微小变化时,腔内电磁场分布具有较大变化,但统计分析结果却具有较好的稳定性且随着频率升高稳定性越发明显,显示统计规律具有良好的普适性.这些统计规律可为电磁兼容分析和电磁效应评估提供重要的指导     

采用高阶矩量法分析LPDA电磁特性

采用高阶矩量法研究对数周期天线的电磁特性;首先借助广义导线截锥体几何建模技术对天线进行线剖分,再依据电磁场边界条件在天线表面建立电场积分方程,最后用基于混合域基函数的高阶矩量法对其离散求解;仿真验证表明,此方法简单易行、结果精确,与传统的分域基矩量法相比,大大减少了未知数个数,而且不失精度;高阶矩量法是一种切实可行的高效电磁场数值计算方法,在分析相关辐射问题时具有一定的应用价值和理论意义.     

基于三维空间域统计信道模型的空时特性

为了研究信号在三维空间域信道模型中的空时统计特性,建立了一种三维统计信道模型,其散射椭圆半球体的中心在移动台(MS),适用于设置低MS天线、高基站(BS)天线且重要散射体分布在移动台附近的室外宏蜂窝通信环境中。假设模型的发射信号服从均匀分布,给出了到达角度(AOA)和到达时延(TOA)概率密度的分析算法,能够估计多径衰落信道的重要空时特性,在方位角和仰角平面同时描述波达信号分别在BS和MS处的分布特性。理论分析和数值仿真结果与三维散射模型结果对比表明,本模型的信道参数估计符合理论与经验结果,更加适应各种室外移动通信环境,拓展了三维统计信道模型的分析和研究。     

电磁场在人体中散射的块模型计算法

从麦克斯韦方程组出发,将生物体中的电磁场视为入射场与散射场的迭加,引入极化电流的概念,导出了电磁波在人体中散射的矢量积分方程。利用矩量法将矢量积分方程化为矩阵方程,取脉冲函数为基函数,δ函数为检验函数,求内积得3N 维的复系数线性方程组。对于 N=82的人体块模型,在垂直极化与水平极化的频率为80MHz 的入射波条件下,所得计算结果与 GANDHI的实验室结果吻合较好。