基于FDTD地面雷达系统间电磁兼容性研究

摘要

电磁兼容性的研究是一种利用计算机仿真技术对用电设备的电磁兼容程度进行分析和预测的方法。这项技术通常应用在系统或设备研制的方案设计阶段和工程研制阶段。其目的是为了分析电子系统不兼容的薄弱环节，评价系统或设备兼容的安全裕度，为方案修改、防护设计提供依据，同时在研制定型之前通过预先测知发现干扰问题，采取抑制和防护干扰措施。因此对于电磁兼容性的研究是一项具有很高实用价值的工程技术方法。 本文首先对现今几种较为常用的分析方法如矩量法（MOM），有限元法（FEM）等作了简要的介绍，而时域有限差分法是分析电磁兼容一类问题的很好的数值方法。通过该方法，对于模拟的雷达方舱箱体和振子天线进行相应的网格划分后，对所建立的数学模型进行数值计算得出了划分空间区域内各点的电场值。通过MATLAB进行仿真得到了在不同周期时的电场仿真结果。为实际的工程应用提供了充分理论依据。 在对具体的地面雷达方舱和天线系统间的研究中，根据得到的上述结果，利用时域有限差分法（FDTD）建立了雷达设备电磁屏蔽体，含缝隙、通风窗矩形孔和圆形孔的数学模型，地面雷达天线系统间等数学模型，利用MATLAB对缝隙、圆孔、方孔的屏蔽模型进行了仿真，分别得出了在不同干扰频率、不同缝隙、圆孔和方孔尺寸的情况下，随着这些参数变化，屏蔽体的屏蔽效能的分布情况。 通过利用VC++面向对象编程软件，制作出友好的雷达箱体屏蔽效能和天线系统间电磁兼容分析的上位机界面。为工程人员的具体工程实践和应用中提供了良好的实际操作平台。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1课题研究的背景

1.2电磁兼容预测技术发展历程及国内外发展状况

1.3电磁兼容预测技术在军事上的应用

1.4本文研究内容

1.5本文内容结构安排

2电磁兼容计算的主要方法

2.1当前计算电磁学的几种重要的分析方法

2.1.1有限元法

2.1.2矩量法

2.2电磁兼容性预测的数学方法

2.2.1解析法

2.2.2近似法

2.2.3数值法

2.2.4半解析数值法

2.3电磁兼容性预测中的分析方法

本章小结

3地面雷达电磁兼容性的工程分析

3.1电磁干扰的传输途径

3.2传导耦合分析

3.2.1电阻性耦合

3.2.2电容性耦合

3.2.3电感性耦合

3.3辐射耦合分析

3.3.1天线对天线的干扰分析

3.3.2导线对导线的耦合分析

3.3.3电磁场对导线耦合的干扰分析

3.4电磁屏蔽分析

3.4.1电磁屏蔽的传输线理论

3.4.2屏蔽效能的概念

本章小结

4电磁计算问题中的时域有限差分法

4.1时域有限差分法的基本原理

4.1.1有限差分的概念

4.1.2时域有限差分法的基本原理

4.1.3环路积分解释

4.1.4稳定性条件

4.1.5 FDTD算法的变异

4.2吸收边界条件

4.2.1吸收边界条件概述

4.2.2 Gedney完全匹配层

4.2.3 FDTD方法小结

本章小结

5时域有限差分法实用技术

5.1激励源技术

5.1.1激励源的类型

5.1.2波源的设置

5.2吸收边界条件的设置

5.2.1有界场域的边界条件

5.2.2不同介质分界面上的边界条件

5.2.3吸收边界条件

5.3近远场变换方法

本章小结

6时域有限差分法在雷达电磁兼容分析中的应用

6.1电磁屏蔽的计算

6.1.1屏蔽效能的计算

6.1.2缝隙的屏蔽效能计算

6.1.3通风窗孔屏蔽效能的计算

6.1.4设备箱体实际屏蔽效能的综合计算

6.2电磁屏蔽效能的数据分析

6.2.1常见的屏蔽材料的电磁屏蔽特性

6.2.2屏蔽体上有缝隙时的屏蔽特性

6.2.3当屏蔽体上有方孔时的屏蔽特性

6.2.4当屏蔽体上有圆孔时的屏蔽特性

6.2.5测试结果

6.3雷达天线部分

6.3.1地面雷达天线系统间电磁预测仿真软件实现

7结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢