航天器电磁兼容预测系统设计与实现

为使航天器上电子设备互不干扰地工作,必须保证整个系统的电磁兼容性.介绍了航天器电磁兼容预测系统的设计思路,分析了系统的体系结构,着重阐述了各组成模块的工作机理和电磁干扰及电磁兼容预测的计算流程.最后通过一个实例分析表明该系统能够完成对航天器进行电磁兼容预测的任务.     

电磁方舱的发展概况及结构

根据现代战争中电子战的特点,本文论述了电磁屏蔽方舱的重要性,归纳了几种战场可能出现的电磁环境,介绍了一些国家的电磁屏蔽方舱发展概况,重点探讨电磁屏蔽方舱的结构。文中指出方舱不仅可以做为电磁屏蔽,用于保护电子设备和人员安全,还可以做为一种进攻武器对敌方实施电磁干扰,用于破坏敌方的监控、通信等系统。     

电磁辐射发射现场测试中基于空域对消的背景电磁干扰抑制方法

在进行电磁兼容现场测试时,从环境电磁信号中准确地提取出待测设备的电磁辐射信号是迫切需要解决的难点问题之一。基于空域对消的原理,本文使用新型的时域测量和接收体制,嵌入时域信号处理方法,在缺失环境电磁干扰源的数量和方位分布等先验信息的情况下,依然能够等效地创造出一个暗室环境,滤除测量现场的环境电磁干扰并获得待测设备的真实辐射特性。仿真和测试结果表明,该方法不仅能够抑制窄带和宽带稳态干扰,而且对瞬态干扰也有很好的抑制效果,此外多径干扰也能够得到有效抑制,为电磁兼容现场测试带来较好的可操作性和便利性。     

电子系统中的电磁兼容性技术

电磁兼容性是各种电子、电气设备或系统的一项重要指标,也是工程技术人员历来极为关心的问题。本文着重就电磁兼容性的意义、系统电磁兼容性的实现方法、电磁兼容性设计技术、计算机分析预测技术、试验方法和管理要求等作了概括的介绍,并且列出了应制定的部分电磁兼容性标准和规范。     

电子设备贯通导线的电磁耦合时域分析算法

目前,应用于电子设备贯通导线电磁耦合分析的数值算法仍比较缺乏。基于时域有限差分(finite difference time domain, FDTD)方法和传输线方程,并结合诺顿定理,提出了一种高效的时域混合算法,用于解决电磁波作用于电子设备贯通导线的电磁耦合问题。首先,将贯通导线按照电子设备屏蔽腔结构分解为内、外传输线。然后,采用FDTD方法结合传输线方程,构建内外传输线的电磁耦合模型,并求得内外传输线上的瞬态响应。最后,根据诺顿定理建立贯通导线的等效电路模型,解决内外传输线之间的阻抗不匹配问题,并实现干扰信号在贯通导线上的来回传输。采用该时域混合算法,对电磁波作用自由空间和屏蔽腔内电子设备贯通导线的电磁耦合进行数值模拟,并与传统FDTD方法进行比较,验证了算法的正确性和高效性。     

系统内电磁兼容性（EMC）问题的建模及其优化设计

本文给出了系统电磁兼容性问题的一般分析模型，并导出该模型在一定条件下所具有的特殊形式及性质；由此分析结果并结合一定的优化处理方法，得到了为保证系统在其工作的电磁环境中的电磁兼容性，其耦合路径下所应满足的一组经过优化的约束。文章最后给出了系统内电磁兼容性问题分析的一般步骤。     

变频洗衣机系统中电磁干扰模型仿真与分析

在变频洗衣机中,通过变频模块产生的PWM信号,在控制直流无刷电机中,会产生严重的电磁噪声,将影响电磁兼容测试中的指标.因为变频洗衣机的调制频率一般在7k-18kHz之间。这样具有一定频率和一定能量的信号,会在空间形成高频干扰信号,也会对电网形成电磁干扰,并将影响电磁兼容测试中的电压传导和功率辐射两项指标。这是目前一个急需解决的问题,本文采用理论分析和仿真试验得出了一种抑制干扰的可行性方法,解决了电磁兼容中的EMS问题。     

雷达系统的电磁脉冲效应分析

针对雷达系统作了防电磁干扰能力的判定,同时对战场中逐渐占据主体的典型电磁波的类型及其干扰程度作了分析。为了探究电磁脉冲对电子器件的损伤机理,用不同脉宽的方波脉冲对LM324N、CD4069UB进行了注入实验,发现器件电路损伤在很大程度上与脉冲能量的大小有关,存在一个由绝热过程向热平衡转化的阶段,验证了电磁脉冲对电子器件的绝热烧毁效应。针对雷达系统提出了综合的电磁防护原则。     

基于阵列信号处理的新型虚拟暗室测试方法

在复杂电磁环境中,如何对电子设备产生的电磁辐射进行准确测量一直是亟待解决的典型工程问题。提出了一种具有环境干扰抑制效果的外场辐射发射测试新方法,不同于传统的基于自适应噪声抵消方式的虚拟暗室测试方法,其采用空间谱估计和自适应宽带波束形成等阵列信号处理方式以实现对环境干扰的空域滤除。计算机仿真以及试验结果证明,所提方法在保证受试设备辐射特性无失真的情况下,能同时有效滤除被测信号中混迭的同频、宽带等不同体制的环境干扰,弥补了虚拟暗室测试技术的不足,提高了外场电磁辐射测量的速度和精度。     

复杂电磁环境下虚拟现实模拟训练系统的开发

针对模拟复杂电磁环境下的装备训练及联动操作,设计与实现了一种将虚拟现实技术与分布式仿真技术相结合的模拟训练系统.采用分布式虚拟仿真技术实现了整个武器系统之间的交互与联动,完成了从单个战车内成员的单独操作训练到全武器系统综合作战演练的全过程.针对几类典型电磁干扰,设计了一系列训练中使用的电磁干扰策略,给出了电磁干扰的模拟方式.采用"虚实结合"的思想,利用仿真实物键盘配合眼镜式显示屏的方式,建立了训练操作的虚拟现实环境,具有较高的沉浸感.实际的训练操作表明,系统能够满足日常操作训练及模拟特殊电磁环境下的训练需求.     

导航接收机带外电磁干扰的效应规律及预测方法研究

针对复杂电磁环境中无人装备的卫星导航定位功能易受到电磁干扰影响的问题, 提出带外电磁干扰的效应规律和带外双频干扰的预测模型。首先, 从大信号阻塞干扰的机理出发, 推导得到带外双频电磁干扰下导航接收机卫星跟踪丢失的预测模型。其次, 开展单源电磁干扰的效应试验, 得到不同卫星的电磁敏感阈值曲线, 并对除主敏感频带外其他敏感频带的产生机理进行分析。最后, 开展了双频电磁干扰的效应试验, 通过试验数据验证了该模型的预测误差在±2 dB以内, 为无人装备在带外电磁干扰预测方面提供了有效方法。     

基于谐振效应的电子起爆装置电磁敏感性分析方法

针对战场环境中电子起爆装置易受电磁干扰影响的特点,研究了电子起爆装置的电磁敏感特性,提出了基于谐振效应的全波物理建模和本征特性仿真相结合的分析方法,使用该方法计算了某型地雷非触发引信的电磁敏感性,并从仿真和实验两个方面进行了验证。结果表明,该方法计算精度高,稳定性好,对电子起爆装置电磁兼容性设计具有重要参考价值。     

21世纪比核弹更可怕的是电磁脉冲弹

美国的一份权威杂志对未来战争作过一次可怕的预测:下一次世界灾难降临的时候,你不会看到蘑菇云,而只是听见遥远的啪嚓声,你的电脑连同里边的所有数据都将被“烧焦”,这就是电磁脉冲弹的威力。电磁脉冲打击武器已列为21世纪的大规模破坏性武器,有专家甚至将其称为“21世纪的原子弹”。电磁技术进步是一把“双刃剑”,它既大大提高了精确制导武器的作战效能,但同时也使这些武器系统强烈地依赖于电子设备及其所处的电磁环境。众所周知,信息化战争是在复杂多变的电磁环境中展开的,战场是各种电磁能量共同作用的集合体,这其中既有自然电磁干扰源,…     

基于TLM的机箱孔缝电磁屏蔽效能数值分析

计算机因散热和装配需要,机箱上会存在大量孔缝结构.孔缝结构在不同辐射源作用下的电磁泄漏直接影响计算机的屏蔽效能.以计算机机箱为研究对象,采用传输线矩阵法(TLM)对机箱孔缝电磁屏蔽效能进行仿真研究.阐述了TLM原理,采用并联节点二维TLM单元和对称凝缩节点(SCN)的三维TLM单元算法进行孔缝建模仿真;并首次提出使用耦合微带线的辐射场作为辐射源,对机箱孔阵、接缝、风扇等结构进行了近场和远场电磁泄漏仿真分析;采用平面波辐射场进行远场电磁干扰的数值仿真.通过对比分析不同辐射源和不同结构的屏蔽效能,发现在两种不同辐射场下导致机箱电磁兼容故障的主要结构相同.通过对机箱结构改进措施的仿真设计,实现了屏蔽性能的改善.     

基于高频方法分析电大尺寸目标的散射

采用物理光学法及其改进方法分析电大目标的雷达散射截面。作为对物理光学方法的修正,采用等效电磁流法计算了物体棱边绕射场的贡献。由于电磁波在腔体内存在多次反射,物理光学方法对于腔体的电磁散射问题给出的结果误差较大。为此,可以采用迭代物理光学法和弹跳射线法计算腔体散射。分别采用迭代物理光学法和弹跳射线法方法计算了腔体电磁散射,并且对迭代物理光学法与弹跳射线法方法的优缺点进行了对比。最后,提出利用图形处理器加速弹跳射线法方法的射线追踪部分,实现了弹跳射线法方法的有效加速。数值结果表明上述方法是有效的。     

无人机电磁环境效应评估及其准则研究

电磁环境效应评估是军用装备性能检验的重要组成部分。基于模型和准则的计算法评价体系，克服了传统试验方法对系统评价所存在的局限，借助计算机辅助工程(CAE)所构造的“虚拟”测试平台，利用飞机结构、任务飞行规划、预期电磁环境、系统效应分析模型和评估准则，可以以较优的费效比获取较高置信度的电磁环境适应性评价。在评估准则研究方面，依据无人机用途、结构特点以及对预期电磁环境的认识或先验知识的掌握程度，从确定性观点和统计分析两个方面，详细探讨了与之相适应的评估准则，以期使无人机电磁环境效应评估能更为客观和完整。     

无人机数据链宽带白噪声电磁干扰效应研究

为评估无人机数据链在复杂电磁环境下的生存能力，对无人机数据链开展了宽带白噪声电磁干扰效应研究。基于数据链接收机的噪声干扰原理和评估方法，采用电磁干扰注入方法进行电磁敏感度试验。研究了数据链抗干扰系数随频率瞄准度和带宽覆盖比的变化规律，并分别从中频输出信号和数据链性能参数变化的角度分析了宽带白噪声干扰效应机理。研究结果表明，大功率的宽带白噪声压制式干扰在数据链射频前端产生非线性增益压缩效应，导致中频工作信号功率下降，其作用效果取决于干扰信号的频率瞄准度和带宽覆盖比；对于部分频带白噪声压制式干扰，存在一个使无人机数据链抗干扰性能最弱的干扰信号带宽覆盖比；在对数据链干扰效果相同的情况下，全频带白噪声压制干扰的带宽越宽，所需要的干信比就越高。     

基于多层等值面的电磁环境三维可视化研究

电磁环境三维可视化是目前虚拟战场环境中亟待解决的问题之一,提出多层等值面的方法来表现三维电磁环境。数据生成采用了Longley Rice电波传播模型,该模型考虑地形遮挡以及大气影响,计算生成了用频设备的三维空间电磁波强度值。为了直观表现电磁波强度在空间中的分布范围,采用多层Marching Tetrahedra(MT)等值面的方法,表现了多个不同强度大小的电磁环境分布,解决了面绘制方法在对体数据内部数据细节表现不够的缺陷。为了提高电磁环境的可视化性能,充分利用现在图形处理器(graphic processing unit, GPU)的通用计算能力,实现了硬件加速多层等值面一起提取输出的方法,降低CPU计算负荷,加快了等值面提取速度。最后实现了一个可实时交互的电磁环境三维可视化系统,实验结果表明该方法表现了用频设备在虚拟战场环境中的三维电磁态势,对于用频设备选址和无线通信规划都有一定的辅助作用。     

LORAN C导航系统电磁环境模拟器设计与实现

分析了LORANC无线电导航系统的工作原理和电磁波环境 ,研究了一种将软件和硬件相结合来模拟产生LORANC电磁波环境中各种信号及噪声的方法。具体设计了LORANC电磁环境中各种信号的产生 ,PC机中软件完成初始环境参数的设置和舰船运动要素计算。该模拟器模拟效果逼真 ,解决了LORANC导航系统室内操作训练的难题 ,其方法可推广应用到其它复杂的时序控制器中     

瞬态电磁波对多层电缆耦合的数值分析

为了更好的解决电磁兼容的问题,根据电磁场理论对以往提出的瞬态电磁波对电缆耦合效应的模型进行了改进。将一种多层阻抗计算模型应用到单层电缆的计算方法中,对空中和地下的不同层数屏蔽电缆的表皮感应电流、内部感应电压和电流分别进行了分析和计算,并对两种不同结构电缆的内部感应电压进行了比较。仿真结果表明:采用多层电缆可以减少电磁波对电缆内部的耦合,为电磁兼容的预测和设计提供了一种较好的方法。