基于时域BLT议程的屏蔽电缆电磁干扰特性研究

摘要

电缆作为连接电子电气设备和系统的枢纽，用于实现不同系统之间信息和能量的有效传输。随着电子电气设备的高速发展，电磁环境日趋复杂。当电缆上通有电流时，会在其周围的线缆上产生串扰，且当电缆受到外界电磁波照射时会在其表面产生感应电流，从而在线缆连接的终端设备和电路中产生电磁干扰。为了保证电子电气设备和系统的正常工作，研究电缆的电磁干扰特性已成为工程电磁兼容中最为迫切需要解决的重要问题之一。电缆的电磁干扰计算是电磁兼容预测技术中的一个重要方面，因此研究屏蔽电缆的电磁干扰问题具有实际应用价值。
　　本文首先介绍了FDTD方法和基于时域BLT方程的传输线理论的基本原理，对多导体传输线之间的串扰问题进行了理论分析和公式推导。
　　其次建立了单线和非屏蔽双绞线串扰模型，对其进行了理论分析。采用基于时域BLT方程的传输线理论求解非屏蔽双绞线上的时域串扰响应，对双绞线的扭绞节点采用两线混合迭代的方法进行修正，从而提高了计算精度。对单线和非屏蔽双绞线的串扰进行了数值仿真，并将仿真结果和商业软件仿真结果进行了对比，验证了算法的正确性。
　　然后建立了单线与屏蔽电缆串扰模型，对其进行了理论分析。对单线和屏蔽电缆的串扰进行了数值仿真，得到了单线和屏蔽电缆上的时域电压电流响应，分析了距地高度和电缆长度变化时，单线和屏蔽电缆上电压电流响应的变化。
　　最后建立了屏蔽双绞线耦合模型，应用细导线FDTD方法求解得到屏蔽双绞线屏蔽层的电压和电流响应，然后通过基于时域BLT方程的传输线理论进行求解，得到屏蔽双绞线芯线上的时域电压电流响应。对空间电磁波照射屏蔽双绞线的耦合问题进行了数值仿真，仿真结果表明屏蔽双绞线具有良好的抗电磁干扰特性。分析了空间电磁波入射角、屏蔽双绞线长度和距地高度变化时，屏蔽双绞线皮电流响应、屏蔽层和芯线终端电压响应的变化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要工作和结构安排

第2章 多导体传输线理论

2．1 时域有限差分方法

2．2 多导体传输线的时域BLT方程建立

2．3 时域BLT方程的差分离散

2．4 多导体传输线分布参数的求解

2．5 本章小结

第3章 多导体传输线串扰问题研究

3．1 单线与平行线的串扰

3．1．1 单线与平行线串扰模型

3．1．2 串扰模型仿真分析

3．2 单线与非屏蔽双绞线的串扰

3．2．1 串扰模型的建立

3．2．2 串扰模型仿真分析

3．3 本章小结

第4章 单线与屏蔽电缆串扰问题研究

4．1 单线与屏蔽电缆串扰模型的建立

4．1．1 屏蔽电缆屏蔽层时域响应的计算

4．1．2 屏蔽电缆转移阻抗的计算

4．1．4 屏蔽电缆芯线时域响应的计算

4．2 单线与屏蔽电缆串扰问题仿真分析

4．2．1 单线与同轴线串扰仿真

4．2．2 单线与双芯屏蔽电缆串扰仿真

4．2．3 单线与屏蔽双绞线串扰仿真

4．3 本章小结

第五章 屏蔽双绞线耦合问题研究

5．1 细导线FDTD方法

5．2 屏蔽双绞线耦合模型的建立

5．3 屏蔽双绞线耦合问题仿真分析

5．4 本章小结

全文总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参与的科研项目