直接电流注入技术在导弹电磁兼容测试中的应用

摘要

直接电流注入(DCI)技术作为一种替代的自由场EMC测试方法，主要用于飞机或者导弹的系统级EMC安全裕度测试。本文采用数值分析方法和解析方法对直接电流注入技术在导弹电磁兼容测试中的应用进行了比较全面的分析，对目前关于直接电流注入技术的研究中存在的一些不完善之处进行了探讨。论文中主要对以下几个方面进行了研究：
　　 1.用边界元法分析和设计了导弹的直接电流注入测试装置。
　　 2.采用复变函数-保角变换法分析了导弹的直接电流注入测试装置的不同结构尺寸对其特性阻抗和其内部场分布的影响。
　　 3.采用FDTD法分析了直接电流注入装置中场强随频率变化的规律，以及装置的注入功率与装置内部建立的最大场强之间的关系。
　　 4.采用点匹配法对直接电流测试装置中的高阶模式进行了计算，总结了直接电流注入技术在导弹EMC测试中的频率应用范围。
　　 5.对直接电流注入技术与自由场照射之间的等价性进行了总结评估。
　　 论文中得出的主要结论为：
　　 1.直接电流注入测试装置注入5W的驱动功率，在导弹壳体周围就可以建立起200V/m的场强，而且场强的“3dB”区域接近内外导体空间的二分之一。
　　 2.本课题设计的装置的第一个高阶模频率约为315MHz，第二个高阶模频率约为514MHz。同轴线的特性阻抗越大，出现高阶模式的频率越低。
　　 3.在300MHz以下，装置内的电磁场可按静态场计算，DCI测试装置内传输的电磁场基本上是TEM模。当频率f≥400MHz时，场的分布出现了复杂的变化，场的均匀性变差，总体上径向场强值呈现减小的趋势。由于高阶模式的影响，使装置注入的功率不能完全用来建立主模式TEM波。
　　 4.直接电流注入测试装置内导弹壳体表面电流与内部的场强是线性关系。频率较高时，由于装置内高阶模式的影响及可能出现的谐振现象，使得壳体表面电流的分布呈现复杂的变化，线性关系变差。
　　 5.在辐射场照射下，导弹壳体表面电流密度与辐射场强值也是线性的关系。
　　 6.400MHz以下，在相同的场强及相同的频率下，DCI测试法和自由场测试法在导弹壳体表面产生的电流基本上是相当的。
　　 7.DCI测试技术提供了一个简单、经济、有效的高电磁兼容安全裕度测试的替代工具。
　　 试验结果与计算结果基本吻合。本文的研究工作为直接电流注入技术在电磁兼容测试中的具体应用提供了理论基础和实践参考。