一种新材料的电磁脉冲屏蔽效能测试方法

提出了一种新的基于法兰同轴法的材料电磁脉冲屏蔽效能时域测试方法,测量了不同峰值和脉宽的标准方波脉冲源激励下加载屏蔽材料后的时域波形,计算了材料的频域屏蔽效能。将计算结果与法兰同轴法频域测试结果比较,分析时域测试方法的优缺点,提出了该方法的改进建议。测试结果表明,基于法兰同轴法的屏蔽效能时域测试方法,有很好的适用范围与重复性,能够提供比频域测试方法更多的细节信息。     

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。     

有意电磁干扰辐照下电子设备响应的∞范数上确界评定方法

为量化表征有意电磁干扰(IEMI)辐照对电子设备的电磁损伤能力,本文围绕IEMI辐照下设备响应波形∞范数的上确界评定,通过构建关于时域波形变量的泛函优化问题,求解了能最大化斜率峰值及冲击峰值两类∞范数的IEMI辐射场波形,获得了范数上确界关于设备电磁耦合效率函数的解析解。研究发现,能最大化斜率峰值、冲击峰值范数的IEMI均为具有宽带脉冲波形特征,且范数上确界分别由耦合效率函数的高频、低频分量强度决定。选取了Vivaldi及对数周期两类超宽带天线作为受扰设备,通过对比分析了不同∞范数目标最优IEMI波形的时、频域特征,验证了范数定界方法具备准确性及全局最优性。研究解决了IEMI辐射波形复杂多变条件下的设备辐射抗扰度量化评估问题,完善了极端条件下的电磁安全评估理论,对于创新IEMI抗扰度试验技术及防护加固技术具有指导意义。     

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。     

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.     

基于FDTD的孔缝阵腔体屏蔽效能研究

电子仪器的屏蔽腔体由于散热、通信的需要往往有大量的孔缝。本文介绍了分析屏蔽腔体的电磁泄漏和对外界电磁辐射的屏蔽效能的模型。利用这两种模型,基于时域有限差分(FDTD)算法,分别计算了带有孔阵列的金属屏蔽腔体的电磁泄漏和在外界高斯脉冲照射下的电磁屏蔽效能。通过对总面积相等的不同类型孔阵列的仿真计算结果的对比,得出圆形孔阵列具有最好的屏蔽效果。对于总面积相等的同类型孔阵列的计算结果表明,孔的尺寸越小,其阻止电磁泄漏和对外界电磁辐射的屏蔽能力越强。通过计算,还分析了双层孔阵列的屏蔽效能以及层间距对屏蔽效能的影响。     

屏蔽体内部电磁场分布特性分析

通过孔洞、缝隙耦合进入屏蔽体内部的电磁波经过与腔室内表面的多次反射、折射,形成了复杂的电磁环境,在电磁波叠加作用下可能会形成一些电场强度或磁场强度较强的关键点,进而对该位置处的电子元器件造成电磁损伤。通过建立开缝屏蔽壳体的电磁模型,计算在不同入射方向和极化方式条件下耦合进入屏蔽体内部的电磁场,分析关键点的分布规律,进而提出敏感电子元器件的位置摆放原则,通过避开谐振位置的方式减少元器件的电磁能量耦合,增强屏蔽体的电磁防护能力。     

对典型弹体的电磁仿真数值分析

为了研究某型弹药的电磁耦合规律,利用电磁仿真软件FEKO建立了弹体模型和所需的电磁环境。研究得到:弹体与引信壳体的屏蔽效能随频率变化的规律;在弹体内部腔体存在谐振频点,存在电磁耦合场的增强区域;引信内部存在谐振频点,存在电磁耦合场的增强区域。     

基于FDTD的孔缝金属箱屏蔽效能分析

为了分析与解决复杂平台上的天线与其周围指挥舱等金属结构之间的电磁干扰问题,以期将天线对指挥舱内的电子设备的干扰降到最小.应用时域有限差分算法计算了2根振子天线辐射下带孔缝金属箱子的屏蔽效能.通过计算金属箱内部一点的电场强度和频谱特性,研究了形状不同、尺寸不同、面积相同和数目不同等窗口状态对带孔缝金属箱的屏蔽效能的影响,得出了提高带孔缝金属箱的屏蔽效能的一些方法手段.能有效解决工作于车、船和飞机等复杂电磁环境的天线干扰其周围指挥舱等金属结构内电子设备的电磁问题.     

高功率脉冲对接地传输线耦合的FDTD方法

为研究高功率（HPEM）脉冲对电子设备连接线的电磁干扰问题，采用时域有限差分（FDTD）法分析了接地多导体传输线的电磁耦合响应。采用反射定律结合傅里叶变换计算了地面的电磁贡献，通过与直接照射场叠加得到了多导体传输线的激励场，运用二阶精度的中心差分方法对传输线方程进行了离散，给出了节点电压与电流的FDTD迭代方程，FDTD计算域截断采用前后向差分结合终端广义戴维南定理来完成。数值计算得到高功率高斯脉冲对多导体传输线接地负载的电压响应，该方法具有观察点可灵活选取的特征，最后通过典型算例分析了入射波照射方向、接地负载对传输线瞬态耦合的影响规律。     

基于Vector Fitting的金属薄壳电磁脉冲屏蔽效能的计算

金属薄壳电磁脉冲屏蔽效能的计算是电磁兼容研究的基础。为评估金属薄壳电磁脉冲瞬态屏蔽效能,该文提出了一种任意波形激励情况下金属薄壳电磁脉冲时域响应的快速计算方法。该方法将金属薄壳频域屏蔽效能转移函数拟合为有理函数,根据拉氏逆变换性质,得到金属薄壳脉冲时域响应指数叠加的形式,从而采用递归卷积计算任意波形激励时金属薄壳的暂态屏蔽效能。该方法直接在时域内计算,避免了基于FFT(FastFourierTransformation)算法的时域频域转换;同时,采用递归卷积分格式,极大地提高了计算效率。通过与近似公式比较,证明了该方法比近似公式更为准确,计算速度更快。     

直升机机舱电磁屏蔽效能仿真研究

对直升机机舱的电磁屏蔽效能进行了仿真,分别给出了不采取防护措施以及对直升机门窗等孔洞进行屏蔽处理2种情况下机舱的屏蔽效能仿真曲线,得到了机舱屏蔽效能随频率变化的一般规律及量级,认为影响机舱屏蔽效能的主要因素不是舱壁渗透,而是门窗孔洞的泄漏。     

带孔缝腔体电磁脉冲屏蔽效能的TDFEM分析

利用时域有限元方法(TDFEM)对超宽带(UWB)电磁脉冲照射下带孔缝金属腔体的屏蔽效能(SE)进行分析。将总场-散射场划分技术中的体激励法(VETSFD)应用到TDFEM中,采用一维FDTD随时间逐步推进获得总场区的入射波,从而得到所关心区域的瞬态场响应及其频谱特性。仿真分析了UWB电磁脉冲对不同结构孔缝的耦合效应,根据其频谱特性分析影响腔体屏蔽效能的因素,并对孔缝处加载介质材料的情况进行了探讨。仿真结果为电磁脉冲环境下电子设备机箱的设计和电磁防护提供了理论指导。     

FDTD／MoM用于耦合口径辐射的数值仿真

对屏蔽体耦合口径的辐射问题进行数值仿真时，导体盒内部结构的复杂性，以及导体盒外部近场到远场的变换是其中的难点所在．时域有限差分法（FDTD）可以处理内部结构复杂、非均匀介质的情况，而矩量法（MoM）擅长处理电大尺寸的辐射问题，因此可以把2种方法相结合来处理此问题．在导体盒内部由于结构和介质上的复杂性，使用了FDTD，在计算导体盒外部远场情况时，使用基于电场积分方程（EFIE）的MoM来变换到远场，从而解决了导体盒耦合口径的辐射问题，节省了计算机内存和计算时间．     

基于Laguerre展开的时、频域同时外推技术

考虑到散射体在高斯脉冲平面波激励下感应电流的能量几乎全部集中在有限时间和频率的范围内这一因素，将时域响应用Laguerre函数展开，并由傅里叶变换，可得到相应的频域响应。采用时间步进法（MOT）和矩量法（MOM）分别得到早时和低频响应，由早时响应和低频响应信息的互补关系，联合外推得到整个时、频响应。用本方法分析计算了理想金属导线的时、频域电磁散射响应，结果表明了该方法与频域MOM、时域MOT的精确数值解非常接近。     

雷电脉冲辐照下有孔矩形腔体电磁屏蔽效能研究

应用混合FDTD方法研究雷电脉冲照射下有孔矩形腔体的屏蔽机理,精确预测腔体的屏蔽效能,对高性能屏蔽腔体的设计具有重要意义.通过研究不同雷电脉冲参数、腔体表面开有不同孔阵、不同腔体尺寸以及不同入射脉冲极化角的金属腔体的屏蔽效能,说明金属腔体在用作电磁防护时应采取的具体措施.     

基于Laguerre展开的时、频域同时外推技术

考虑到散射体在高斯脉冲平面波激励下感应电流的能量几乎全部集中在有限时间和频率的范围内这一因素，将时域响应用Laguerre函数展开，并由傅里叶变换，可得到相应的频域响应。采用时间步进法(MOT)和矩量法(MOM)分别得到早时和低频响应，由早时响应和低频响应信息的互补关系，联合外推得到整个时、频响应。用本方法分析计算了理想金属导线的时、频域电磁散射响应，结果表明了该方法与频域MOM、时域MOT的精确数值解非常接近。     

车载移动卫星通信系统电磁屏蔽

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:所建模型可以很好地拟合实验数据,验证了模型的准确性,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。     

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。     

基于FDTD方法的脉冲磁场屏蔽效能研究

为了解决实际工程中存在的线圈隔离问题，利用时域有限差分法对电感线圈的低频脉冲磁场屏蔽问题进行了建模和分析，研究了在不同的屏蔽材料下对脉冲磁场的屏蔽效果，为解决在实际工程中存在的线圈隔离问题提供了可靠的理论依据。