调频连续波引信超宽带电磁脉冲前门耦合效应

针对调频连续波(frequency modulation continuous wave, FMCW)引信在超宽带电磁脉冲环境下易受干扰的问题,将场路联合仿真的方法应用于引信射频前端超宽带电磁脉冲耦合效应研究。仿真实验采用先辐照后注入的方法,首先对引信射频前端模型进行平面波辐照;然后将耦合电压导入引信接收机进行效应分析。实验结果表明,超宽带强电磁脉冲很难对接收机内部元器件造成毁伤,其耦合效应主要体现为干扰效应,当耦合进入接收机中频带的能量足够淹没正常输出信号能量时,引信测距功能会受到干扰。     

平面波对传输线耦合响应的仿真研究

在Agrawal传输线模型的基础上,以典型信号-电磁脉冲作为干扰源,详细分析了参数变化对传输线终端负载电压和电流响应的影响.仿真结果表明,负载、传输线间距、平面波入射角和平面波极化角等参数变化对负载端响应有不同的影响.在此基础上,又对双线传输线和单导体传输线受干扰特性进行了对比分析.仿真分析结果为实际系统中由于电缆耦合产生的干扰分析提供了理论依据,并具有一定的参考价值.     

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.     

电磁场对导线贯通屏蔽箱体内电路干扰的建模及仿真

应用时域有限差分（FDTD）法对电磁脉冲作用下，导线贯通屏蔽箱体内电路上的耦合干扰电流进行了建模和仿真。结果表明，当有导线穿过屏蔽箱体时，箱体内电路上的耦合干扰电流会显著增强，贯通导线的长度、电磁干扰脉冲的入射角度对箱体内电路上的干扰电流有着重要影响．并提出了用开口金属环抑制这种干扰电流的简便方法。     

毫米波探测器的超宽带耦合特性

探测器是近程探测系统的目标敏感装置, 容易受到电磁脉冲干扰。针对某型毫米波探测器超宽带(ultra-wideband, UWB)电磁脉冲抗扰度不清的实际情况, 围绕UWB辐照环境展开该型探测器的电磁脉冲耦合特性研究。将时域有限积分算法(finite integration technology, FIT)应用于探测器腔体耦合特性研究, 并结合UWB试验系统对探测器开展了辐照试验, 验证了FIT算法的有效性。仿真和试验结果表明, 探测器在竖直状态下的腔体屏蔽效能最差, 仿真试验中其屏蔽效能为20.40 dB; 试验得出探测器的效应场强阈值约为150 kV/m, 在辐照下会出现死机、虚警和硬损伤3种现象, 其中死机现象可通过电源复位恢复, 虚警和硬损伤为不可逆效应现象。     

地面附近开口箱体孔缝耦合效应的数值仿真

在时域有限差分（FDTD）法中引进时域表面阻抗边界条件（SIBC），对电磁脉冲斜入射有耗地面附近开口葙体时的孔缝耦合期律进行了数值仿真，由频域表面阻抗出发通过拉氏变换得到时域表面阻抗边界条件（SIBC），并将这种边界条件应用于FDTD方法中来模拟有耗地面的反射。仿真结果表明：（1）电磁脉冲相对于开口的入射角度不变时，当地面的导电率越大，则经地面反射而耦合进箱体内的电磁脉冲场就越强。但耦合进箱体内的总脉冲场的主峰幅度与自由空间中的相等。（2）地面的导电率不变时，当电磁脉冲垂直于开口平面入射时，耦合进箱体内的脉冲场最强。     

系统电磁脉冲引线规范的研究

系统电磁脉冲的能量主要通过系统的电缆耦合到敏感电子器件里。由于这些电子器件通常都是放在既能屏蔽X射线又能屏蔽射频的外壳里,因此,减少系统电磁脉冲耦合效应可归结为一个简单的接口技术要求问     

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。     

随机线性调频斜率SAR抗欺骗干扰方法研究

随机线性调频斜率合成孔径雷达(RLFMR-SAR)系统利用目标回波信号与干扰信号之间存在的失配,通过目标回波匹配压缩、一维压缩干扰陷波、二维压缩干扰陷波等方法对抗欺骗干扰。提出了调频斜率变化系数和失配干扰抑制比指标,给出了三种抗干扰方法的算法流程、使用条件及影响抗干扰性能的因素。通过计算机仿真对三种方法的抗干扰能力进行了定量分析,仿真结果与理论分析相符。     

电气化铁道弓网电磁噪声的建模及其APD统计特性

针对电气化铁道的接触网与机车受电弓发生弓网离线事件期间产生火花电磁脉冲骚扰发射的现象,综合车速、定位点跨距、弓网接触压力、空气击穿电压等因素,提出产生读噪声的条件的数学模型.在此基础上进行的计算机数值仿真与骚扰的APD统计测量,可以为预测火花脉冲对铁路车载通信系统的干扰影响提供参考.     

毫米波引信射频前端UWB-HPM效应研究

针对毫米波引信射频前端在复杂电磁环境下易受干扰的问题,使用场路联合的方法对其前门耦合效应进行研究。通过电磁仿真软件模拟引信天线在超宽带高功率微波环境下天线的耦合效应,并对不同脉宽、不同距离下的耦合电压进行数值分析;通过电路设计软件对RF前端电路进行注入实验,结合仿真数据分析RF前端损伤机理。结果表明,当辐照场强为100 kV/m、信号脉宽为0.05 ns时,耦合中频输出信号峰值电压可达1.8 V,对引信末端可靠性造成严重威胁。所得结论不仅完善了引信高功率微波效应理论,还为RF前端防护提供了理论依据。     

基于强电磁脉冲的车辆电磁屏蔽效能仿真分析

强电磁脉冲对车辆电子设备的破坏效应是十分严重的,而电磁屏蔽是有效减少电磁干扰的方法。利用传输线方法（TLM）研究车辆整体在强电磁脉冲（EMP）作用下增加屏蔽材料对电磁屏蔽产生的效果,分析了入射平面波入射方向和极化方向对此电磁环境下屏蔽效能的影响。仿真实验表明车体上增加金属材料屏蔽层对电磁脉冲屏蔽的影响是比较显著的,且电磁脉冲激励源的传播方向和极化方向是影响屏蔽效能的重要因素。

Abstract：

The destructive effect of electronic equipment in vehicle is quite serious in high power electromagnetic pulse.The electromagnetic shielding is an effective way to reduce electromagnetic interference.The electromagnetic shielding effectiveness of whole vehicles under the condition of high power electromagnetic pulse （EMP） was analyzed by transmission line method （TLM）.The impact analysis of shielding effectiveness of the incident plane wave direction and polarization direction was given.Simulation results show that adding metal shielding layers on vehicle body has significant effect on the reduction of high power electromagnetic pulse,and the shielding effectiveness is related to incident wave propagation direction and polarization direction.     

基于空时约束的自适应迭代单脉冲估计方法

在机载雷达参数估计过程中, 在主瓣杂波区附近自适应和差波束会发生畸变, 角度和多普勒频率参数估计之间存在耦合, 导致传统和差单脉冲估计方法的参数估计性能严重下降。针对此问题，提出了一种基于空时约束的机载雷达自适应迭代单脉冲估计方法。该方法首先通过导数约束和零点约束确保所形成的差波束为最优差波束; 其次利用广义单脉冲法进行参数估计, 解决了多参数估计之间存在的相互耦合问题; 最后通过自适应迭代方式进一步提高目标参数的估计精度。计算机仿真结果验证了所提方法的有效性。     

高功率微波弹对GNSS接收机毁伤效果分析

针对高功率微波（high-power microwave,HPM）武器易对全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）接收机造成毁伤的问题,以高功率微波弹为对象,分析了不同弹体起爆姿态下的攻击范围与效果。在电磁仿真软件CST-MWS（CST microwave studio）中建立GNSS接收机辐照模型,设计了圆极化贴片天线为接收载体,以单脉冲正弦信号调制的平面波模拟高功率微波弹起爆后的辐射场效应。在电磁能量前门耦合的基础上,基于场—路联合仿真方法给出了一种仿真模型,将天线端口感应电压注入电路仿真软件ADS中设计的PIN限幅器,完整模拟了HPM由场到路的耦合过程。仿真给出了以微波源峰值功率为变量的敏感器件毁伤评价曲线,结果表明,GNSS接收机射频前端电路中的低噪声放大器是HPM武器的主要攻击对象,以ERA-2+型低噪放为例,脉冲峰值功率在27~310 kV的微波源均可造成其晶体管烧毁。同时,HPM也容易引发限幅器在一定功率范围内产生尖峰泄漏现象,其尖峰泄露对电路可能产生的损伤值得重视。研究结论可为下一步开展卫星导航接收机针对性电磁防护设计提供依据与技术指标。     

基于地理坐标系的电磁环境快速仿真与体绘制

为有效考虑地球曲率的影响,采用球形规则网格模型组织电磁场数据。针对ITM(Irregular Terrain Model)模型计算量大的问题,提出一种地形重用方法提高仿真效率。针对多辐射源计算问题,将多线程计算和地形重用方法相结合,提高仿真效率。针对传统光线投射算法使用立方体作为包围盒,不能直接绘制球形规则网格数据问题,提出一种使用圆顶体作为包围盒的光线投射算法。经实验验证,考虑地形影响仍然能够获得较高的计算效率,满足多辐射源电磁环境仿真的需要,且圆顶体包围盒使光线投射算法的应用范围更加广泛。     

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。     

基于机电耦合理论的智能反射面天线形状最优控制

为提高反射面天线电性能,基于机电耦合理论,以增益和第一副瓣为综合控制目标,建立智能反射面天线形状最优控制模型。模型考虑结构强度和作动器性态约束,将作动电压作为被控变量, 通过机电耦合模型将电性能表示为作动电压的函数。以某7.3 m反射面天线为研究对象,同时考虑自重与温度载荷,分别应用所提方法与传统形状最优控制方法进行控制,其中温度载荷由77个温度传感器实测获取。结果表明,基于机电耦合理论的形状最优控制模型在改善天线的电性能方面更加有效。