波混沌腔體中電磁效應(yīng)物理量的統(tǒng)計(jì)特性研究.pdf

1、在高功率微波（HPM）效應(yīng)和電磁兼容(EMC)研究中，研究人員對(duì)窄脈沖耦合進(jìn)入復(fù)雜封裝體的問(wèn)題非常感興趣。本論文主要以隨機(jī)矩陣?yán)碚摗⒔y(tǒng)計(jì)電磁學(xué)、隨機(jī)平面波假說(shuō)、量子力學(xué)和電動(dòng)力學(xué)為理論基礎(chǔ)，采用隨機(jī)耦合模型(RCM)對(duì)波混沌腔體進(jìn)行了系統(tǒng)分析。從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面對(duì)隨機(jī)耦合模型開(kāi)展了研究。
　　然而作為一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，隨機(jī)耦合模型在HPM效應(yīng)、EMC、抗輻射加固等研究中的應(yīng)用可以說(shuō)剛剛起步，還有許多急待解決的問(wèn)題。本文在對(duì)波混沌

2、腔體進(jìn)行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，探討了RCM在各種條件下的實(shí)用性。
　　隨機(jī)耦合模型是一個(gè)結(jié)合隨機(jī)平面波假說(shuō)和隨機(jī)矩陣?yán)碚?Random Matrix Theory,RMT)，用公式表示具有時(shí)間反演不變性系統(tǒng)（Time Reversal Symmetry, TRS）和不具有時(shí)間反演不變性系統(tǒng)（Broken Time Reversal Symmetry, BTRS）的阻抗、導(dǎo)納和散射的統(tǒng)計(jì)模型。采用隨機(jī)矩陣描述的波混沌腔體中的“歸一化阻抗

3、”、“歸一化導(dǎo)納”和“歸一化散射”具有通用統(tǒng)計(jì)特性，且只與腔體的損耗有關(guān)系。
　　RCM模型主要引入具有非統(tǒng)計(jì)特性的“輻射阻抗”來(lái)描繪耦合孔周圍的詳細(xì)信息，采用隨機(jī)矩陣?yán)碚撎峁┚哂薪y(tǒng)計(jì)通用性的物理量來(lái)描述波混沌腔體，然后將兩者結(jié)合起來(lái)復(fù)原整個(gè)波耦合進(jìn)腔體的狀態(tài)。
　　本論文首先簡(jiǎn)要回顧了國(guó)內(nèi)外HPM效應(yīng)研究現(xiàn)狀，并分析、對(duì)比了現(xiàn)有HPM效應(yīng)研究方法的特點(diǎn)、使用范圍和局限性，著重從效應(yīng)目標(biāo)的不確定性和效應(yīng)過(guò)程的隨機(jī)性出發(fā)，引入

4、了隨機(jī)耦合模型。接著對(duì)隨機(jī)耦合模型的理論基礎(chǔ)——隨機(jī)矩陣?yán)碚?、隨機(jī)平面波假說(shuō)、波混沌等進(jìn)行了描述和分析。為了證明RCM的可靠性和實(shí)用性，特將計(jì)算機(jī)機(jī)箱作為微波混沌腔體進(jìn)行了模擬仿真和實(shí)驗(yàn)研究。重點(diǎn)討論了在計(jì)算機(jī)機(jī)箱內(nèi)部不同狀態(tài)下RCM的應(yīng)用，獲得如下主要結(jié)論:
　　1.通過(guò)模擬仿真、實(shí)驗(yàn)研究和RCM計(jì)算研究發(fā)現(xiàn):如果針對(duì)一系列相似對(duì)象（例如計(jì)算機(jī)機(jī)箱）的效應(yīng)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，系統(tǒng)的效應(yīng)評(píng)估主要建立在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的，采用傳統(tǒng)

5、的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究方法，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究方法將需要大量的實(shí)驗(yàn)樣本，而對(duì)各種相似效應(yīng)目標(biāo)進(jìn)行數(shù)值仿真則比較耗時(shí)。如果采用RCM對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，只需知道系統(tǒng)少量系統(tǒng)參量，就可以方便的給出感應(yīng)電壓（電流）的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
　　2.對(duì)波混沌腔體進(jìn)行數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn):計(jì)算機(jī)機(jī)箱中的散射行為是波混沌散射，RMT計(jì)算的歸一化阻抗與模擬（或?qū)嶒?yàn)）得到的歸一化阻抗的統(tǒng)計(jì)特性一致;歸一化阻抗和歸一化導(dǎo)納本征值實(shí)部、虛部的統(tǒng)計(jì)特性非常一致，且與系統(tǒng)的

6、耦合無(wú)關(guān)，不會(huì)隨著參考面的移動(dòng)而改變;隨著腔體損耗的增加，插入相移分布逐漸趨于均一分布;輻射阻抗結(jié)合隨機(jī)矩陣?yán)碚摽梢钥焖龠€原已知系統(tǒng)的腔體散射矩陣。
　　3.搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)關(guān)鍵部位感生電壓（電流）的大小以驗(yàn)證RCM的實(shí)用性。結(jié)果表明:兩者的統(tǒng)計(jì)結(jié)果趨勢(shì)基本一致，且實(shí)驗(yàn)測(cè)量范圍與RCM計(jì)算的頻數(shù)出現(xiàn)最多的范圍基本一致。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意到輻射散射過(guò)程的測(cè)量直接影響到最終的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
　　RCM在統(tǒng)計(jì)電磁學(xué)、電磁