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

1、隨著電子技術越來越朝著高頻、高速、高靈敏度、高可靠性、多功能小型化的方向發(fā)展，導致了現(xiàn)代電子設備產(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)，是設備、系統(tǒng)的重要質量指標，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、研究機構和軍事部門的高度重視，被各國確認為電子產(chǎn)品的強制認論證重要組成部分。屏蔽被認為解決電磁兼容問題主要三大手段之一，而備受關注。

2、外界強電磁脈沖與系統(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)效應和系統(tǒng)在強電磁環(huán)境下加固技術的關鍵問題。本論文針在空腔、腔體內布置印刷電路板(PCB板)、腔體內安裝金屬支架三種情況下，分別對外界強電磁脈沖與腔體壁上的孔縫之間耦合進行了理論研究和數(shù)值分析；針對地下強電線(如電力線)傳輸?shù)碾妷河鷣碛?，地下管線(如通信線)愈來越多，強電線對管線的干擾越來越嚴重。本文對強電線與地下管線相互干擾的重要參數(shù)(即互感系

3、數(shù))進行物理分析和計算公式化簡。上述方面本文已取得了主要創(chuàng)新點及研究成果如下： 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算有孔矩形腔體屏蔽效能的計算公式。針對上述孔縫計算公式?jīng)]有考慮到入射電磁脈沖極化方向，在此基礎上本文完整分析和推倒入射強電磁脈沖為任意極化方向條件下，屏蔽腔體屏蔽系數(shù)計算公式并給于物理解釋。通過對解析計算與數(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腔體屏蔽效能的影響，提出多項針對屏蔽腔腔加固設計技術的結論。 2．運用電磁場在屏蔽材料表面損耗結論，針對耦合進入腔體電場能量主要集中在腔內諧振頻率附近構成對屏蔽腔內的電子系統(tǒng)危害，本文通過在屏蔽腔內壁上涂敷針對諧振頻率的有損耗人造電介質涂層，實現(xiàn)了在相同電介質厚度條件下對該諧振頻率最佳的抑制效果。 3.針對屏蔽腔體是為保護電子系統(tǒng)而設計，本文運用電磁場理論完整分析和推倒出在屏蔽腔體內安裝印刷電路板

5、(PCB板)條件下，有孔屏蔽腔體內屏蔽系數(shù)計算公式。通過對上述有孔屏蔽腔內屏蔽系數(shù)解析計算與數(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，同時說明腔體的諧振頻率對印刷電路板上的電子系統(tǒng)影響最大。 4.針對屏蔽腔體內通常安裝金屬板或金屬支架情況，本文運用電磁場波導理論，分析和推倒在腔體內安裝金屬板或金屬支架條件下，屏蔽腔體內屏蔽系數(shù)計算公式。通過解析計算與數(shù)值仿真一致表明：金屬板在腔體內的大小、數(shù)量、位

6、置可以明顯改變腔體的諧振頻率。因耦合進入腔體電場能量主要集中在腔內諧振頻率附近，這對為保護電子系統(tǒng)而進行屏蔽腔設計有理論和實踐指導意義，但腔內的金屬板不能改變腔體內整體屏蔽系數(shù)。 5.針對地下強電線對地管線干擾越來越嚴重，原有解決兩條地下電纜之間互感系數(shù)計算公式包含由特殊函數(shù)(如Neumann函數(shù)、Struve函數(shù))的無窮積分計算。本文將特殊函數(shù)展開適當取項，得出簡化計算公式，由于簡化公式內沒有特殊函數(shù)的計算和復雜的函數(shù)積分，故