复杂金属腔体高功率微波耦合效应研究

摘要

高功率微波脉冲效应是高功率微波技术研究中的基础性问题，本文以此为出发点，从微波电磁脉冲效应的三个基本要素-干扰源、耦合路径、目标感应入手，针对电子设备电磁屏蔽腔体的不同形式，考虑电缆线和孔缝两种主要电磁耦合通道，对复杂金属腔体进行了高频(GHz)干扰的等效源建模、电路耦合效应和目标感应特性的计算分析:
　　1)针对带电缆线屏蔽腔体的结构特点，利用二端口网络理论和频域积分方程矩量法的场路结合方法，对高频辐照干扰进行了等效源建模，充分发挥了电路分析的高效性和全波分析的精确性。在0.1GHz-7.5 GHz范围内，通过仿真验证了建立的等效源模型的有效性。进而，以一个4层印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)为例，通过对电路进行软件建模仿真实现了腔体内电路微波脉冲效应的计算和分析。
　　2)针对带孔缝腔体的结构特点，本文将远场干扰源和近场干扰源分别等效为平面波和电偶极子，利用改进的传输线方法(Transmission Line Matrix，TLM)进行等效电路建模，分别研究了含凸面结构矩形腔体的远场屏蔽效能、含内部隔板结构的矩形腔体的近场屏蔽效能，以及圆柱形腔体的近场屏蔽效能。软件仿真均验证了本文所建立模型对问题的有效性和适用性。
　　3)复杂封装体中目标效应与诸多偶然因素有关，本文基于随机矩阵理论、波混沌理论等统计电磁学思想，对复杂腔体内的目标点进行了感应功率概率预测。选取一个调频发射电路作为测试对象，利用EMCSCAN系统确定了待测电路的电磁敏感区域。通过测试获取了腔体的散射参数和辐射散射参数，设计了一套实验数据处理流程，重点讨论了腔体损耗因子的确定方法、实验数据的处理过程，最终基于随机耦合模型(Random Coupling Model，RCM)求解待测电路目标点处感应电压概率密度函数(Probability Density Function，PDF)。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 带电缆线金属屏蔽腔体电磁脉冲效应研究

1．2．2 开孔缝金属屏蔽腔体电磁脉冲效应研究

1．2．3 复杂金属腔体电磁脉冲效应研究

1．3 本文主要工作

第2章 场路结合法研究带电缆线金属屏蔽箱体的微波电磁耦合效应

2．1 引言

2．2 微波电磁脉冲干扰耦合效应等效源模型

2．2．1 基于二端口网络的微波脉冲干扰等效电路模型

2．2．2 基于MPIE-MOM法求解等效源电路的H参数

2．2．3 微波电磁脉冲耦合效应等效源模型验证

2．3 金属屏蔽腔体内PCB微波电磁脉冲效应仿真计算

2．3．1 内部电路模型建立

2．3．2 仿真计算与分析

2．4 本章小结

第3章 基于TLM的金属腔体屏蔽效能分析

3．1 引言

3．2 传输线模型

3．3 带凸面结构金属腔体远场屏蔽效能研究

3．3．1 带凸面结构腔体模型及屏蔽效能等效电路

3．3．2 带凸面结构腔体屏蔽效能近似解析公式

3．3．3 仿真计算与分析

3．4 带内部隔板结构矩形金属腔体近场屏蔽效能研究

3．4．1 带隔板结构矩形金属腔体近场屏蔽效能等效电路模型

3．4．2 内部隔板的等效阻抗讨论

3．4．3 仿真计算与分析

3．5 开孔圆柱形金属腔体近场屏蔽效能分析

3．5．1 开孔圆柱形金属屏蔽腔的等效电路及近场屏蔽效能模型

3．5．2 模型验证及优化

3．6 本章小结

第4章 基于RCM的波混沌腔体电磁耦合效应分析

4．1 引言

4．2 随机耦合模型

4．2．1 波混沌现象

4．2．2 基于RCM的目标点感应电压理论分析

4．3 腔体损耗因子的确定及方法探索

4．3．1 未出现重叠共振系统损耗因子求解

4．3．2 出现重叠共振系统损耗因子确定

4．4 复杂腔体内部PCB敏感点感应电压概率密度函数预测

4．4．1 PCB敏感点的确定

4．4．2 波混沌腔体的建立及测试数据的获取

4．4．3 测试数据的预处理

4．4．4 目标点的感应电压概率密度函数的确定

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 论文工作总结

5．2 工作展望

参考文献

附录

攻读博士学位期间发表的论文

攻读博士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介