高强度辐射场环境中电子设备电磁耦合特性建模

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要高强度辐射场（High-IntensityRadiatedFields,HIRF）是由各种地基、舰载或机载射频发射机辐射的电磁能量所构成的一种综合电磁场，具有电磁频谱宽、电磁场强度大以及作用时间长的特点，是民用飞机重要电磁威胁来源之一，分析HIRF对飞行器内部电子设备的干扰耦合机理具有重要的工程价值。电子设备外接的各种电源线和信号线是高强度辐射场对电子设备形成干扰耦合的主要途径之一，因此本文主要围绕高强度辐射场环境中场与线/线束间的电磁耦合问题开展了如下研究工作：1.采用BLT（Baum-Liu

2、-Tesche）方程分别分析了外场激励下架空单线和屏蔽线的电磁耦合问题。通过引入理想节点概念，给出了安装平面上任意布设线缆的场-线耦合问题的建模方法。仿真结果表明，本文方法可以有效分析外场激励下各种架空线缆的场-线耦合问题。2.将全波方法与BLT方程方法相结合，给出了外场与屏蔽体上贯通线缆间电磁耦合的去耦分析方法。首先通过全波方法提取屏蔽体上贯通线缆的激励场，由Agrawal模型得到BLT方程的源项，进而建立BLT方程来求解负载上的电磁响应。屏蔽体上贯通单线和贯通屏蔽线问题的仿真结果表明，采用本文混合方法具有与采用完整的全波方

3、法相当的精度，而且可以有效提高分析效率。3.将等效线束法与BLT方程方法相结合，给出了外场激励下复杂线束电磁耦合问题的等效分析方法。通过等效线束法将复杂线束转化为由不超过四根导线组成的线束模型，然后采用BLT方程对简化线束进行分析。通过对架空线束和屏蔽体上贯通线束问题的分析表明，等效线束法的引入可以大大提高场-线束电磁耦合的分析效率。4.将迭代物理光学方法（IterativePhysicalOptics,IPO）与BLT方程方法相结合，给出了外场激励下开口腔体内场-线耦合问题的一种建模方法。采用IPO方法可以大幅提高大型舱室内

4、部电磁环境估算的效率。矩形舱室与圆柱形舱室内部场-线耦合问题的仿真结果证明了本文方法的有效性。关键词：高强度辐射场，电磁耦合，场-线耦合，BLT方程，等效线束法，迭代物理光学I万方数据高强度辐射场环境中电子设备电磁耦合特性建模ABSTRACTThehigh-intensityradiatedfields(HIRF),withthecharacteristicsofbroadspectrum,highfieldintensityandlongduration,isacomprehensiveelectromagneticfiel

5、d,includingtheelectromagneticenergyradiatedfromallkindsofground-based,navalandairborneradiofrequency(RF)transmitters.Itisconsideredasoneofthemostrigorouselectromagneticthreatsforcivilaircrafts.Itisveryimportantandvaluabletoanalyzetheinterference-couplingmechanismofi

6、nnerairborneelectronicequipmentsintheenvironmentofHIRF.Theexteriorconnectedpowerwiresandsignalwiresofelectronicequipments,isoneofthemostimportantwaytoinducetheinterferencesignalfromHIRF.Therefore,thefield-to-wireandfield-to-cable-bundlecouplingissuesintheenvironment

7、ofHIRFaredeeplyresearchedasfollows:1.TheBLT(Baum-Liu-Tesche)equationisusedtoanalyzetheelectromagneticcouplingofoverheadwiresandshieldcablesexcitedbyexternalelectromagneticfield,respectively.Themodelingmethodoffield-to-wirecouplingforoverheadwireswitharbitrarylayouti

8、spresentedbyintroducingtheconceptofidealjunction.Simulatedresultsshowthatthefield-to-wirecouplingforoverheadwireswitharbitrarylayoutexcite