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舰船平台上复杂电磁环境对电缆的耦合效应分析

作　者: 方金鹏
导　师: 尹文言
学　校: 上海交通大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 复杂电磁环境电磁干扰屏蔽电缆转移阻抗多导体线缆矩量法分布参数
分类号: TN03
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 154次
引　用: 1次
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内容摘要

舰船平台上的各种电子设备处于一个复杂电磁交织的环境中:不仅包含舰船上各类天线的辐射场,也包括舰船系统外界的电磁干扰。电缆作为各个分系统之间的连接线路,它们不可避免地暴露在舰船平台上的复杂电磁环境中,并由此耦合大量的干扰电磁能量进入到系统中,因此它们也成为系统受电磁干扰的主要途径。屏蔽电缆广泛地应用于舰船平台上的通信网络和通信系统中来防止外界电磁能量的干扰。但是在一些情况下,例如核爆、雷电以及大功率电磁武器产生的电磁脉冲环境中,屏蔽电缆不可避免地受到强电磁脉冲的冲击,绝大部分的直接耦合瞬态电流只流过屏蔽层外表层,而不直接流入电缆的内芯;但受电缆屏蔽层的结构和屏蔽效能的限制,外界的电磁干扰能量仍可通过屏蔽层的转移阻抗和转移导纳耦合到电缆的内芯中。电缆内芯激励起的瞬态电流和电压响应可能会降低电子器件和电路的性能,甚至会完全毁害敏感的电子设备。因此准确地分析外界干扰电磁脉冲对电缆的耦合效应是非常有必要的。同时,多导体线缆之间的传导耦合效应也是非常显著的,由此带来的串扰噪声将降低系统的性能,因此,准确地分析多导体线缆之间的传导耦合效应也是必不可少的。由于传输线模型能给出满足工程需要的解的准确度,因此论文中主要采用了此方法分析电缆之间的传导耦合效应,以及场线耦合机理。本文主要研究了:1.采用矩量法提取多导体传输线分布参数;2.采用FDTD方法,数值仿真多导体传输线之间的传导耦合效应,包括近端串扰和远端串扰响应;3.研究在外界电磁场激励下,线缆的近端干扰和远端干扰现象;主要研究了屏蔽电缆的场线耦合机理,并借助屏蔽电缆的转移阻抗分析电缆内芯的干扰现象;4.研究屏蔽腔体内部线缆受到外界电磁环境的干扰现象。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-15
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 国内外研究概况  11-13
    1.2.1 国外研究概况  11-12
    1.2.2 国内研究概况  12-13
  1.3 本文研究概况  13-15
第二章多导体线缆分布参数的提取  15-21
  2.1 线缆间距较大的情况  15-16
  2.2 线缆间距较小的情况  16-20
  2.3 线缆周围介质不均匀的情况  20
  2.4 本章小结  20-21
第三章多导体线缆的耦合分析  21-42
  3.1 多导体线缆的传输线方程  21
  3.2 频域响应求解  21-28
    3.2.1 传输线矩阵相似变换  22-23
    3.2.2 终端负载效应  23-24
    3.2.3 数值结果及讨论  24-28
  3.3 时域响应求解  28-41
    3.3.1 传输线方程的离散化  28-30
    3.3.2 端接非线性负载的处理  30-31
    3.3.3 考虑线缆的损耗效应  31-33
    3.3.4 数值结果及讨论  33-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章场线耦合效应分析  42-87
  4.1 场线耦合传输线方程  42-46
    4.1.1 场线耦合方程推导  42-44
    4.1.2 数值结果及讨论  44-46
  4.2 非均匀传输线  46-49
    4.2.1 非均匀传输线迭代公式  46-47
    4.2.2 数值结果及讨论  47-49
  4.3 屏蔽电缆的场线耦合分析  49-50
  4.4 屏蔽电缆的频域耦合响应  50-65
    4.4.1 理想空间中的电缆  51-59
    4.4.2 架空以及埋地电缆  59-65
  4.5 屏蔽电缆的时域耦合响应  65-86
    4.5.1 屏蔽层外表皮耦合电流  65-68
    4.5.2 屏蔽层的转移阻抗  68-72
    4.5.3 内芯的耦合响应  72-76
    4.5.4 数值计算及讨论  76-86
  4.6 本章小结  86-87
第五章屏蔽腔体内的场线耦合分析  87-101
  5.1 问题描述  87-88
  5.2 混合算法  88-93
    5.2.1 细缝的子网格模型  89-90
    5.2.2 细线的子网格模型  90-93
  5.3 数值计算及讨论  93-100
  5.4 本章小结  100-101
第六章总结与展望  101-102
  6.1 研究总结  101
  6.2 未来工作的展望  101-102
参考文献  102-105
致谢  105-106
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  106-109
上海交通大学硕士学位论文答辩决议书  109

舰船平台上复杂电磁环境对电缆的耦合效应分析

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