基于电磁拓扑理论的复杂孔缝耦合效应研究

摘要

随着电子技术的迅速发展以及电子电路复杂程度的增加，造成电磁环境日益恶劣，克服敏感设备性能降级或失效成为保证系统性能稳定的关键因素。敏感设备大多有屏蔽保护，但由于屏蔽腔表面常开缝或过孔用于线缆连接或通风散热，这使得研究孔缝腔体屏蔽效能计算方法成为广泛关注热点问题。
　　论文提出一种基于电磁拓扑理论的孔缝腔体屏蔽效能混合计算方法，在考虑了孔缝间耦合效应的同时，能快速准确计算任意入射角度、任意极化平面波照射腔体以及任意位置开孔、双面开孔腔体的屏蔽效能。首先，论文工作根据等效电路法将腔体孔缝等效为二端口网络，应用基尔霍夫定律得到孔缝散射矩阵，再根据电磁拓扑理论绘制该电路模型的信号流图，得到传播关系方程和散射关系方程，进而推导出描述整个物理模型的广义BLT方程，便可获得腔体内任意点处的电磁场，从而得到孔缝腔体内部屏蔽效能。然后，为了提高计算结果的准确性，论文分析了误差存在的几种情况，对散射矩阵的求解方法进行了改进，即应用模式匹配法将孔缝等效为矩形波导，在不连续边界处分别采用复功率守恒的方法，用正交级数对未知的电磁场分量近似展开，通过求解耦合系数得到孔缝散射矩阵。最后，论文对孔缝腔体内置传输线的情况进行研究，通过仿真为复杂腔体屏蔽效能的快速计算提供了必要的理论依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的意义

1．2 电子系统EMC的研究概况

1．3 电磁拓扑理论的发展过程

1．4 孔缝耦合问题的研究现状

1．5 论文的主要研究内容和章节安排

第2章 电磁拓扑基本理论

2．1 电磁拓扑的基本思想

2．2 电磁拓扑定量分析

2．3 传输线网络BLT方程

2．4 本章小结

第3章 基于电磁拓扑法的腔体屏蔽效能

3．1 等效电路法应用

3．1．1 孔缝等效阻抗

3．1．2 等效电路法

3．1．3 考虑孔间耦合效应

3．2 混合方法

3．2．1 孔缝散射参数的求解

3．2．2 等效模型传输矩阵的求解

3．2．3 等效模型散射矩阵的求解

3．2．4 等效模型广义BLT方程推导

3．3 孔缝耦合模型的验证

3．3．1 算法验证

3．3．2 双面开孔模型

3．3．3 带中心孔阵的双面开孔屏蔽腔

3．4 本章小结

第4章 孔缝腔体屏蔽效能计算方法的改进

4．1 模式匹配法

4．1．1 金属屏蔽腔孔缝散射矩阵

4．1．2 广义散射矩阵级联

4．2 计算结果比较及分析

4．2．1 计算方法的有效性验证

4．2．2 带偏心孔阵的双面开孔屏蔽腔

4．3 本章小结

第5章 含贯通导体的屏蔽腔建模分析

5．1 内部电路板等效为传输线的建模

5．1．1 屏蔽腔内置传输线等效理论分析

5．1．2 屏蔽腔内置传输线模型建立

5．1．3 屏蔽腔内置传输线理论适用性分析

5．2 实例验证

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢