汽车线束串扰及其动态特性的预测研究

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1、汽车线束串扰及其动态特性的预测研究ResearchonPredictionofCrosstalkandItsDynamicCharacteristicsinAutomotiveWiringHarness作者姓名：安占扬专业名称：仪器科学与技术研究方向：车辆测试技术指导教师：高印寒教授学位类别：工学博士培养单位：仪器科学与电气工程学院论文答辩日期：2015年12月05日授予学位日期：年月日论文评阅人：答辩委员会组成：姓名职称工作单位姓名职称工作单位盲审专家正高级浙江大学主席刘薇娜教授长春理工大学盲审专家副高级

2、清华大学委员张心明教授长春理工大学盲审专家正高级东南大学林君教授吉林大学盲审专家正高级四川大学田地教授吉林大学盲审专家正高级北京航空航天大学杨志刚教授吉林大学未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本，均不得对本论文的全部或、电子版本的任何单位和个人部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵枚的法律责任。吉林大学博±或硕±）学位论文原创性声明（本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导

3、下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本．１文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中［＾？明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日摘要汽车线束串扰及其动态特性的预测研究摘要随着汽车电子行业的不断发展，越来越多的电气电子设备被应用到车辆上，用来提高汽车的安全性、舒适性和操控性。其中，汽车线束作为汽车电路的网络主体，主要用做设备的电源线和信号传输线，

4、密集的分布在车辆底盘和车身各处，连接着不同的电气电子设备，而随着汽车电气电子设备数量的不断增加，汽车内部的电磁兼容环境也变得越来越复杂、越来越恶劣，作为汽车内部最重要的电磁干扰问题，汽车线束导线之间的串扰问题也随之凸显出来，汽车线束会将串扰信号传导至汽车内部的各电气电子设备上，导致电气电子设备的性能受到一定的影响，使整车的电磁兼容性能剧烈下降。在汽车电磁兼容性能设计的初期，研究人员必须对汽车线束导线串扰进行准确合理的预测，才能保证汽车的安全性和可靠性，从而避免在汽车进入生产阶段时由于其电磁兼容性的缺陷而面临

5、重新整改的困境，实现节省汽车的开发成本，以及缩短汽车的开发周期。本文是在高等学校博士学科点专项科研基金《基于随机统计技术的汽车电磁兼容性建模研究》（NO.20110061110059）的资助下完成的，重点针对汽车线束导线串扰的电磁兼容仿真预测进行了探索性研究。本文针对汽车线束导线串扰电磁兼容仿真预测中汽车线束导线间单位长度分布参数矩阵的获取、汽车线束导线串扰的时域瞬态响应分析、利用人工神经网络模型对汽车线束导线串扰快速预测、对影响汽车线束串扰的各因素量化分析，以及汽车线束导线在非确定性几何布置情况下的串扰动

6、态特性预测等方面进行了深入的研究。利用麦克斯韦方程组推导得到多导体传输线方程，并对其单位长度分布参数矩阵的物理意义进行说明，将汽车线束视为无耗理想多导体传输线系统，通过导线周围介质是否均匀的实例讨论了解析法同矩量法和有限元法这两种数值方法在求解传输线间单位长度电感矩阵和单位长度电容矩阵方面的适用范围，为计算汽车线束导线间的单位长度电感矩阵和单位长度电容矩阵奠定了基础。时域有限差分方法是在时域求解多导体传输线方程的经典数值方法，在利用传统的时域有限差分法对汽车线束导线串扰进行时域瞬态响应分析时，由于受到差分格

7、式的限制，其存在间断解过后具有较强的非物理性振荡现象，影响了计算结果的准确性，同时由于受到稳定性条件的限制，其计算效率也不高。针对这一问题，本文提出了一种采用ImplicitWendroff差分格式的时域有限差分法，将其应用于汽车线束导线串扰的时域瞬态响应分析。由于该方法包含了隐式人工粘性项，可在一定程度上削弱由空间坐标离散化而产生的间断解处的非物理性振荡现象，提高了计算结果的准确性，同时由于不受稳定性条件的限制，其计算效率也得到大幅提高。分别以非均匀双导体传输I摘要线系统和均匀三导体传输线系统作为算例，分

8、析其串扰的时域瞬态响应，通过将该方法的仿真结果与传统的Leapfrog差分格式和Lax-Wendroff差分格式的仿真结果进行对比，验证了采用ImplicitWendroff差分格式的时域有限差分法在汽车线束导线串扰的时域瞬态响应分析方面具有更加准确高效的特点。汽车中所使用的线束种类和数量随着汽车上的电气电子设备增多而变得越来越多，而传统的计算电磁学方法，如时域有限差分法、有限元法和矩量法等，在分析汽车线束导线串