復雜傳輸線網(wǎng)絡耦合建模與分析方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代電子信息技術的快速發(fā)展，系統(tǒng)內部集成電子設備急劇增多，而線纜作為各設備間的連接紐帶，潛在干擾源通過這種“后門”耦合方式，傳導進入敏感設備引起的電磁干擾問題，也變得更加難以預測。一方面，電源浪涌或器件高頻開關工作方式形成的電快速瞬變脈沖，以集總干擾源形式加載在傳輸線上，而這類脈沖通常具有上升沿陡、持續(xù)時間短、幅值高等特點，為快速準確分析其在傳輸線網(wǎng)絡中的電磁傳播特性增大了難度；另一方面，系統(tǒng)平臺各類天線輻射場或外界高功率電磁輻射源

2、，會透過孔縫或直接以分布干擾源形式加載在傳輸線上，而系統(tǒng)平臺通常具有超電大尺寸結構，這種場-線-路綜合電磁干擾效應評估極具挑戰(zhàn)性。因此，建立復雜系統(tǒng)傳輸線網(wǎng)絡耦合模型和發(fā)展快速分析方法具有重要的理論研究意義和工程價值。本文在經(jīng)典傳輸線理論基礎上，對傳輸線網(wǎng)絡的拓撲優(yōu)化、傳輸線方程的時域快速求解算法、復雜場-線-路時域混合模型的構建等進行了研究，開發(fā)了相應的線纜耦合分析軟件，計算了典型傳輸線結構的電磁響應，并對某大型武器平臺EMC預測分析

3、展開了應用研究。論文主要工作如下：
　　1.從耦合序列圖論出發(fā)，詳細描述了一類用以簡化傳輸線網(wǎng)絡耦合分析的新型電磁拓撲方法，給出了相應的主要耦合路徑判定準則；研究了BLT/FDTD混合分析方法，并將其用于拓撲定量計算，實現(xiàn)了包含復雜非均勻線結構的線纜網(wǎng)絡頻域快速分析。
　　2.為了克服頻域分析不能求解包含非線性負載的傳輸線問題，提出了基于高階FDTD(2,4)與改進節(jié)點電壓法的傳輸線時域混合分析方法；與傳統(tǒng)FDTD方法相比，

4、高階 FDTD方法具有更嚴格的穩(wěn)定收斂條件，且放寬了對空間步長的選取限制，能夠采用較少的空間離散網(wǎng)格達到相同的計算精度，縮短了計算時長；構建了混合單端口網(wǎng)絡模型，采用受控源等效方式，將傳輸線與電路分析方法結合，實現(xiàn)了包含任意有源\無源、線性\非線性負載的多導體傳輸線分析。
　　3.提出了基于精細分裂時間步技術的一維CN-FDTD方法，并首次用于多導體傳輸線網(wǎng)絡分析。詳細討論了其數(shù)值穩(wěn)定性和色散特性，由于采用隱式差分策略，其時間步長

5、選取不受傳統(tǒng)CFL穩(wěn)定收斂條件限制，因而能極大提高傳輸線網(wǎng)絡的求解效率。為了克服隱式算法數(shù)值色散嚴重的問題，借助了精細積分方法中子時間步思想，通過將一個大時間步分裂成多個子時間步來消除大時間步帶來的色散誤差，提高了數(shù)值計算精度。
　　4.在高階FDTD(2,4)方法的基礎上，建立了傳輸線分布參數(shù)和電路參數(shù)的時域靈敏度分析模型。對原有差分進行改進，增加了過渡粘性項，使得因參數(shù)微變引起的間斷解之間有了一個連續(xù)的過渡，提高了數(shù)值穩(wěn)定性和