強(qiáng)電磁脈沖與有孔矩形腔耦合及地下強(qiáng)電線與地下管線之間互感系數(shù)相關(guān)研究.pdf

1、隨著電子技術(shù)越來越朝著高頻、高速、高靈敏度、高可靠性、多功能小型化的方向發(fā)展，導(dǎo)致了現(xiàn)代電子設(shè)備產(chǎn)生和接受電磁干擾的幾率大大增加。電磁兼容一般指電氣及電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，是設(shè)備、系統(tǒng)的重要質(zhì)量指標(biāo)，也是保障系統(tǒng)工作效能和提高系統(tǒng)可靠性的重要因數(shù)。普遍受到各國工業(yè)界、研究機(jī)構(gòu)和軍事部門的高度重視，被各國確認(rèn)為電子產(chǎn)品的強(qiáng)制認(rèn)論證重要組成部分。屏蔽被認(rèn)為解決電磁兼容問題主要三大手段之一，而備受關(guān)注。

2、外界強(qiáng)電磁脈沖與系統(tǒng)相互作用耦合的途徑主要有“前門”耦合和“后門”耦合。耦合研究是弄清系統(tǒng)效應(yīng)和系統(tǒng)在強(qiáng)電磁環(huán)境下加固技術(shù)的關(guān)鍵問題。本論文針在空腔、腔體內(nèi)布置印刷電路板(PCB板)、腔體內(nèi)安裝金屬支架三種情況下，分別對(duì)外界強(qiáng)電磁脈沖與腔體壁上的孔縫之間耦合進(jìn)行了理論研究和數(shù)值分析；針對(duì)地下強(qiáng)電線(如電力線)傳輸?shù)碾妷河鷣碛?，地下管線(如通信線)愈來越多，強(qiáng)電線對(duì)管線的干擾越來越嚴(yán)重。本文對(duì)強(qiáng)電線與地下管線相互干擾的重要參數(shù)(即互感系

3、數(shù))進(jìn)行物理分析和計(jì)算公式化簡(jiǎn)。上述方面本文已取得了主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)及研究成果如下： 1．介紹了Robinson，M.P等人有孔矩形腔傳輸線模型的基本理論及計(jì)算有孔矩形腔體屏蔽效能的計(jì)算公式。針對(duì)上述孔縫計(jì)算公式?jīng)]有考慮到入射電磁脈沖極化方向，在此基礎(chǔ)上本文完整分析和推倒入射強(qiáng)電磁脈沖為任意極化方向條件下，屏蔽腔體屏蔽系數(shù)計(jì)算公式并給于物理解釋。通過對(duì)解析計(jì)算與數(shù)值仿真分析了孔縫大小、孔縫位置、孔縫的形狀、孔陣中孔縫之間的距離、外界電

4、磁脈沖的極化方向等因素對(duì)腔體屏蔽效能的影響，提出多項(xiàng)針對(duì)屏蔽腔腔加固設(shè)計(jì)技術(shù)的結(jié)論。 2．運(yùn)用電磁場(chǎng)在屏蔽材料表面損耗結(jié)論，針對(duì)耦合進(jìn)入腔體電場(chǎng)能量主要集中在腔內(nèi)諧振頻率附近構(gòu)成對(duì)屏蔽腔內(nèi)的電子系統(tǒng)危害，本文通過在屏蔽腔內(nèi)壁上涂敷針對(duì)諧振頻率的有損耗人造電介質(zhì)涂層，實(shí)現(xiàn)了在相同電介質(zhì)厚度條件下對(duì)該諧振頻率最佳的抑制效果。 3.針對(duì)屏蔽腔體是為保護(hù)電子系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，本文運(yùn)用電磁場(chǎng)理論完整分析和推倒出在屏蔽腔體內(nèi)安裝印刷電路板

5、(PCB板)條件下，有孔屏蔽腔體內(nèi)屏蔽系數(shù)計(jì)算公式。通過對(duì)上述有孔屏蔽腔內(nèi)屏蔽系數(shù)解析計(jì)算與數(shù)值仿真一致表明：印刷電路板的損耗作用能明顯改善腔體諧振頻率附近屏蔽效能，同時(shí)說明腔體的諧振頻率對(duì)印刷電路板上的電子系統(tǒng)影響最大。 4.針對(duì)屏蔽腔體內(nèi)通常安裝金屬板或金屬支架情況，本文運(yùn)用電磁場(chǎng)波導(dǎo)理論，分析和推倒在腔體內(nèi)安裝金屬板或金屬支架條件下，屏蔽腔體內(nèi)屏蔽系數(shù)計(jì)算公式。通過解析計(jì)算與數(shù)值仿真一致表明：金屬板在腔體內(nèi)的大小、數(shù)量、位

6、置可以明顯改變腔體的諧振頻率。因耦合進(jìn)入腔體電場(chǎng)能量主要集中在腔內(nèi)諧振頻率附近，這對(duì)為保護(hù)電子系統(tǒng)而進(jìn)行屏蔽腔設(shè)計(jì)有理論和實(shí)踐指導(dǎo)意義，但腔內(nèi)的金屬板不能改變腔體內(nèi)整體屏蔽系數(shù)。 5.針對(duì)地下強(qiáng)電線對(duì)地管線干擾越來越嚴(yán)重，原有解決兩條地下電纜之間互感系數(shù)計(jì)算公式包含由特殊函數(shù)(如Neumann函數(shù)、Struve函數(shù))的無窮積分計(jì)算。本文將特殊函數(shù)展開適當(dāng)取項(xiàng)，得出簡(jiǎn)化計(jì)算公式，由于簡(jiǎn)化公式內(nèi)沒有特殊函數(shù)的計(jì)算和復(fù)雜的函數(shù)積分，故