电磁脉冲防护的时频域等效性研究

摘要

滤波和屏蔽是电子设备和系统防护强电磁脉冲的两种重要手段，而设备和系统能否抗住强电磁脉冲的打击则需要对滤波器和屏蔽体的时域指标进行测试。由于脉冲时域测试系统较为复杂操作起来不方便并且测试费用昂贵，频域测试系统简单且操作方便。本论文研究时域指标和频域指标之间的等效关系，以便用频域测试方法替代时域测试。
　　第一部分详细阐述了非周期信号的时域与频域之间的关系。在此基础上初步分析了滤波器的频域插入损耗与时域插入损耗，以及屏蔽体的频域屏蔽效能与时域屏蔽效能之间的关系。提出了时频域之间转换的思路，并分析了其中转换的难点：只知道频域的幅频数据而难以获取到频域的相频数据，在进行反傅里叶变换时没有相位信息，无法进行正确的转换。
　　第二部分在第一部分的基础上研究了如何由频域数据重构相位信息，即将滤波器和屏蔽体假定为一个满足最小相位的信号传输系统，则滤波器的频域插入损耗和屏蔽体的频域屏蔽效能即为该系统的幅频特性。基于最小相位原理利用希尔伯特变换重构相频特性就得到了该系统的频域传递函数，将 HPM/UWB/HEMP的源的频谱与该频域传递函数相乘即得到了滤波器滤波后或屏蔽体屏蔽后的波形的频谱，将其进行反傅里叶变换即可得到时域响应波形。在此原理上基于 PSPICE软件建立了 HEMP源的PSPICE等效电路模型，以滤波器为例仿真了其在HEMP作用下的时域响应波形，并根据滤波器的频域插入损耗重构了其时域响应波形，将其与PSPICE的仿真波形对比分析了时频域指标的等效性。
　　第三部分给出了滤波器和导电橡胶屏蔽材料的实测算例。对射频滤波器的频域插入损耗进行了测试，对射频滤波器抗 HPM/UWB/HEMP的三类强电磁脉冲的时域插入进行了实际测试，并根据测试结果分析了滤波器频域插入损耗和时域插入损耗的等效性。对加装有导电橡胶的屏蔽体的频域屏蔽效能和抗 HEMP的时域屏蔽效能进行了实际测试，分析了屏蔽体时域屏蔽效能和频域屏蔽效能的等效性。

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第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究动态

1.3本文所进行的研究工作

第二章 时频域指标之间的关系分析

2.1信号的时域与频域

2.2滤波器时频域指标分析

2.3屏蔽体时频域指标分析

2.4本章小结

第三章 频域数据重构时域响应方法研究

3.1强电磁脉冲时频域特性研究

3.2最小相位原理重构信号

3.3频域数据重构时域响应算法

3.4滤波器插入损耗估算时域响应仿真分析

3.5本章小结

第四章 滤波器时频域等效性试验验证

4.1射频滤波器的频域插入损耗测试

4.2射频滤波器抗HPM/UWB时域插入损耗测试

4.3滤波器抗HEMP时域插入损耗测试

4.4滤波器时频域等效性分析

4.5本章小结

第五章 加装导电橡胶屏蔽体时频域等效性试验验证

5.1加装导电橡胶屏蔽体频域屏蔽效能测试

5.2加装导电橡胶抗HEMP时域测试

5.3导电橡胶抗HEMP的时域屏蔽效能分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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