复杂系统电磁兼容性分析方法研究电磁场与微波技术专业论文.docxVIP

国防科学技术大学研究生院博士学位论文摘 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 摘 要 随着现代电子系统信息化程度越来越高，电磁环境越来越复杂，具有多天线 加载和线缆网敷设等特征的复杂系统电磁兼容分析的难度也越来越大。为了促进 电磁兼容分析方法的发展，本文围绕天线互耦的分析方法和线缆网耦合的分析方 法展开研究；并研究了降低复杂系统电磁兼容分析复杂性的方法论，搭建起复杂 系统电磁兼容性分析的基本框架。 第一部分，为了进行平台天线互耦的分析，研究了时域积分方程(TDIE)的时 间递推方法(MOT)。阐述了MOT求解TDIE的一般过程，并用两类典型电磁兼容 算例说明了MOT在电磁兼容方面的适用性。 详细推导了物理光学和时域积分方程混合方法(PO．TDIE)的实现过程，研究了 其在天线互耦分析中的应用问题。提出了针对电磁兼容问题的合理分区方法。 为了克服PO电流近似带来的误差，提出了一致性绕射方法(UTD)修正的 PO．TDIE混合方法。采用时域一致性绕射方法(TD．UTD)计算PO区中的边缘效应， 修正激励项，在基本不增加计算量的同时提高PO．TDIE混合方法的计算精度，扩 展了算法的应用范围。 针对天线互耦问题，提出了UTD加速的TDIE方法。基于UTD的绕射理论， 忽略作用十分小的源，只考虑一次或二次绕射项的作用，减小MOT递推公式右端 向量和的计算量，从而提高MOT算法的计算速度。该算法需要合理地划分区域， 将所有可能的低次绕射点都纳入计算；目标的绕射特性越明显，加速效果越好。 第二部分，为了进行复杂系统线缆网的分析，详细阐述了多导体传输线(MTL) 理论，给出了MTL的分布参数以及不同激励源条件下的电报方程。 研究了求解传输线网络响应的频域方法一BLT方程。将BLT方程应用到任 意布局传输线串扰的计算中，通过将传输线离散，在离散段的连接处引入理想节 点的方法，将其等效为传输线网络来进行处理，为非平行情况的串扰分析提供了 一种解决方案。另外，首次系统地给出了多导体传输线网络BLT方程的通用的构 造方法，为复杂线缆网分析软件的编制奠定了理论基础。 研究了求解传输线网络响应的时域方法一时域有限差分(FDTD)法。详细推 导了集总源和分布源激励条件下的FDTD迭代公式。 提出了求解非均匀传输线网络响应的时频结合方法一BLT-FDTD混合方法。 将网络中的非均匀传输线采用FDTD方法求解，通过分离入射、反射波得到该段 的S参数，并将此段作为节点加入到BLT方程的矩阵求解当中，最终得到传输线 网络的终端响应。该方法克服了频域方法对非均匀情况的不适用问题和时域方法 的高计算量问题，能够应用于复杂非均匀线缆网的计算当中。 第i页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文第三部分，对电磁拓扑理论进行研究。将复杂系统的电磁兼容分析分为拓扑 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 第三部分，对电磁拓扑理论进行研究。将复杂系统的电磁兼容分析分为拓扑 分解、交互作用关联图的构造、传输函数的求解和系统响应的综合等四个步骤。 将电子系统的电磁受扰问题分解为相对独立的子问题，降低整个问题理论分析的 复杂性。然后，从电磁拓扑理论出发，结合电磁兼容分析的需求，提出了电磁干 扰统一模型，采用多端口网络来统一描述干扰源、传播途径和敏感设备，给出了 构造方法，并分析了其特性和应用能力。 最后，以卫星系统为例，对论文的研究成果进行了应用分析，给出了复杂系 统电磁兼容分析的一般步骤。并且，进行了系统级电磁兼容分析软件开发方面的 探索，阐述了软件的设计思想、软件结构和实现方法。 关键词：电磁兼容；时域积分方程；物理光学；一致性绕射方法；多导体传 输线；BLT方程；时域有限差分法；电磁拓扑理论；电磁干扰统一模型 第ii页 国防科学技术大学研究生院博+学位论文ABSTPACT 国防科学技术大学研究生院博+学位论文 ABSTPACT nle analysis of electromagnetic compatibility(EMC)characteristics of complex system is getting more and more difficult，due to the high level integration of modem electric systems and the complex electromagnetic environment．The purpose of this thesis is to develop the EMC analysis techniques of the most important interference paths：antenna coupling(front door)and wire coupling(back