舰船双绞线电缆耦合影响预测与仿真.pdf

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1、第34卷第9期2012年9月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．34，No．9Sep．，2012舰船双绞线电缆耦合影响预测与仿真阎毓杰，许荣或，刘钢(武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉430064)摘要：针对舰船工程中的电缆耦合问题，着重探讨双绞线电缆的电磁耦合影响。提出了双绞线电缆单位长度的分布参数模型，分析了容性耦合与感性耦合的影响，并由此建立了双绞线电缆的电磁耦合数值预测模型。仿真结果表明，在非平衡终端情况下，双绞线能够显著减小感性耦合；通过平衡双绞线的终端，能够消除容性耦合。关键词：电磁兼容；双绞线电缆；容性耦合；感性耦合；数值预测中图分类号：T

2、N86文献标识码：A文章编号：1672—7649(2012)09—0103—04doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2012．09．021Thepredictionandsimulationofthecouplingeffectsontwisted-paircablesofshipYANYu—jie，XURong—yu，LIUGang(WuhanSecondShipDesignandResearchInstitute，Wuhan430064，China)Abstract：Aimingatthecablecouplingphenomenoninshipengine

3、ering，theelectromagneticcouplingeffectsonthetwisted—paircablesarediscussed．Itformulatesandistributedparametermodelfortheunitlengthoftwisted—paircables．Andtheeffectsofcapacitivecouplingandinducedcouplingontwisted—paircablesareanalyzedforestablishingthenumericalpredictionmodelofthecouplingeffecto

4、ntwisted—paircables．Thesimulationresultsshowthattheinducedcouplingcanbeevidentlydepressedwhentheterminalisimbalance，whilethecapacitivecouplingcanbealsodepressedwhenbalancingtheterminals．Keywords：EMC；twisted—paircable；capacitivecoupling；inducedcoupling；numericalprediction0引言大批新技术在舰船电力电子设备上广泛运用的同

5、时也带来了严重的电磁干扰隐患。舰船上的各系统和设备内部广泛分布了各类电缆，这些电缆之间的电磁耦合往往会对所传输信号造成干扰，特别是强电类线缆往往对其周围的各类弱信号电缆产生耦合作用，由此导致电磁兼容问题，从而影响整个舰船平台的安全。采取双绞线措施是电缆防干扰设计的重要途径。其实质是发射导线电流产生的磁通穿过双绞线环，在每个环中感应出电动势，相邻环中的电动势趋于抵消¨o。特别是某些重要的弱信号类线缆，运用双绞线结合屏蔽层的工艺能够很大程度上降低因临近电缆耦合而带来的干扰风险，其理论依据就是通过数值计算来准确预测双绞线电缆所受到的耦合影响，以此来评估其电磁兼容性能，并及时判断潜在问题区域

6、。以往的研究工作主要集中在非屏蔽电缆耦合以及屏蔽电缆耦合，如C．R．Paul，LevinB．M和PignariS等研究了非屏蔽的多导体传输线电缆间串扰的频域响应¨。。，MichelA和FelizianiM等分析计算了屏蔽电缆的耦合影响"。川。对于双绞线电缆受邻近电缆耦合引起的电磁耦合响应研究则很少涉及。本文着重探讨了舰船工程中双绞线电缆的电磁耦合影响，提出了双绞线电缆单位长度的分布参数模型，在详细分析了容性耦合与感性耦合的影响的基础上建立了双绞线电缆的电磁耦合数值预测模型。仿真结果表明：非平衡终端情况下，双绞线能够显著减小感性耦合；通过平衡双绞线的终端，能够消除容性耦合。收稿日期：2

7、011—06—23；修回日期：2011—11一17作者简介：阎毓杰(1979一)，男，高级工程师，主要从事舰船电磁场仿真、电磁兼容设计和研究。·104·舰船科学技术第34卷1双绞线电缆的电磁耦合预测模型1．1单位长度的分布参数考虑如图1所示的双绞线模型，双绞线所受到的电磁耦合来自邻近的发射导线，其电流为，。，源电压为U，源阻抗为R。，负载阻抗。这样有：1k2毒赢以，尺，玑2i薏虬。————]厂———_、厂～一一一一、厂———_、／尺，X，×、X／⋯一J、，