典型传输线网络对电磁脉冲的响应规律研究

针对关于电磁脉冲对各种低压传输网络及其重要电子终端设备的传导耦合规律、效应评估和损伤机理的研究较少,更缺乏有效防护措施的现状,运用电磁拓扑理论中的BLT方程进行了传输线网络对电磁脉冲响应规律的研究。首先进行了理论分析,在对传输线网络进行瞬态响应求解时,改进了以往利用繁琐的Fourier变换和反变换的计算方法,采用频域上的BLT方程求出传递函数,并结合时域上的卷积进行求解,缩短了计算时间、提高了计算结果的准确性。为了验证此方法的有效性,利用同轴线建立典型传输线网络,以方波为注入源进行了实验,实验测试结果与计算仿真结果基本一致。     

频域BLT方程在同轴电缆中的应用

文章主要论述了频域BLT方程在计算传输线负载响应中的应用。首先介绍了电磁拓扑理论中的BLT方程各个参量的含义以及工程应用中的模型和具体的计算公式。然后利用Matlab软件对一个具体的例子（同轴电缆）进行了分析编写了相应的程序且给出了仿真的结果,对分析传输线在复杂电磁环境下的响应具有一定的理论和工程指导意义。     

基于广义传输线方程的平行双导线电磁耦合分析

近地传输线系统的电磁耦合特性分析一直是通信电力系统电磁兼容分析中比较重要的一部分内容。主要对 双线传输线系统进行BLT 建模分析,在此模型中分析高度、半径参数对传输线上电流的影响,并且分析了传输线系 统在不同入射情况下的电流结果。计算结果物理意义明确,可供EMC 设计时参考。     

双层屏蔽腔内线缆负载电磁耦合的EMT分析方法

电磁拓扑分析方法将一个复杂系统的求解问题等效成许多子系统问题的求解,能够有效降低复杂电子系统电磁干扰问题求解的难度。本文针对双层屏蔽腔内辐射源对传输线电磁干扰求解问题,提出了一种计算腔内电偶极子辐射源对传输线负载电磁耦合的电磁拓扑分析方法。阐述了双层屏蔽腔内传输线耦合机理,建立了腔内传输线负载电磁干扰的电磁拓扑图和信号流图。根据腔体本征模理论、Bethe 理论以及BLT 方程,得到了传输线负载干扰电压。结果表明本文方法能够准确计算腔内干扰源对传输线负载干扰,且计算效率高,占用内存少。     

设备级线缆强电磁辐照敏感度仿真分析

针对近年来复杂电磁环境中强电磁脉冲攻击,研究得出设备级强电磁辐照敏感度仿真分析方法。该方法采用3D电磁场仿真及2D电路仿真相结合的手段,通过建立几何模型、定义材料参数、添加负载及激励源、放置监测探头等步骤,最终仿真得出设备外壳内部及线缆上耦合电流的时域、频域特性。由仿真结果可知,设备内部及线缆上耦合的电压、电流在极短时间内即可达到具有破坏性的峰值,且其同时具备较宽的频谱,从而可对多种电子设备造成毁伤。因此,当电子设备处在复杂电磁环境强电磁脉冲攻击下,必须采取一定的强电磁保护措施。本仿真方法也可适用其他通用电子设备强电磁辐照敏感度仿真分析。     

场线耦合问题研究现状及其发展综述

传输线系统与电磁场的耦合研究是电力和电子系统电磁脉冲效应研究的重要组成部分.对传输线系统与电磁场耦合问题的国内外研究现状进行了总结分析,介绍了常用的研究理论和模型,对传输线模型的应用进行了系统的总结分析,梳理了传输线模型与电磁拓扑理论相结合的研究成果,总结了传输线电磁耦合的算法及软件建模成果,归纳了传输线模型的局限性及其改进研究.最后分析得出了传输线系统与电磁场耦合研究中存在的不足与未解决理论问题.可为相关问题的研究提供一定参考和借鉴.     

双导线传输线BLT方程的离散化方法

基于Beam Liu Tesche方程(以下简称BLT方程),采用离散化方法来求解双导传输线的频域和时域终端响应.对于离散化的双导线模型,应用Agrawal模型分布源,首先获得了BLT方程在频域上的离散化计算公式.接着采用Fourier逆变换,获得BLT方程在时域上的离散化计算公式.采用这两个离散化计算公式,当知道在导线上的激励源分布的离散数据时,就可以计算线路终端频域或者时域的感应电压和电流.最后针对平面波激励源进行数值仿真试验.     

基于拓扑网络的屏蔽腔体内置微带线响应分析

针对外场激励下屏蔽腔体内微带线的耦合终端响应,提出一种基于电磁拓扑网络的半解析混合算法——传输线网络BLT(Baum-Liu-Tesche)方程法.首先建立孔缝、腔体及微带线的电磁拓扑模型,然后结合腔体格林函数法,求解磁流激励腔体内的电场分布,最后利用网络BLT方程求解各节点处的电压和电流,即可得到任意位置处的微带线耦合终端响应.通过与实测值、其他方法计算结果对比,验证了所提方法的有效性.计算结果表明:在腔体和孔缝的谐振频率附近,微带线响应出现了峰值;且微带线距孔缝越近,产生的耦合电压值越大;入射脉冲宽度越窄,相同位置处的微带线耦合终端电压越大.     

传输线电磁脉冲耦合问题研究综述

传输线是各种电子电气设备中的常见结构,是信号传递、能量传输的重要通道,同时也是电子电气系统中极易受到外界电磁脉冲干扰的对象之一。电磁脉冲与传输线之间的耦合问题一直是国内外研究者关注的一个热点。文章介绍了低频情况下研究场线耦合问题的经典传输线模型,并对基于传输线模型的BLT方程、SPICE等效电路模型发展历程、研究现状进行了较为详细的分析和总结,同时梳理了传输线方程FDTD解法的发展脉络。之后,简要介绍了高频情况下常用的场线耦合模型。最后,就当前场线耦合问题中被广泛关注的部分热点问题进行了分析和讨论,并指出了一些亟待完善的地方。     

PCB电路电磁脉冲效应混合仿真方法

电磁脉冲作用于屏蔽腔内的微带线电路的过程十分复杂。目前已有的研究存在局限,缺少将场分析与电路分析结合起来的研究方法。通过一个混合模拟方法计算了电磁脉冲辐照下的含屏蔽腔的微带线电路上的耦合电压。该方法通过建立腔体与微带线的电磁拓扑模型,利用BLT方程计算得到电磁脉冲在微带线上的耦合电压,结果表明电场强度为1 000 V/m的电磁脉冲会在微带线终端产生1.5 V左右的耦合电压。通过电路仿真软件仿真计算了外辐射场对电路工作状态造成的影响,外辐射场在300 V/m时会影响信号放大电路的正常工作。     

投弃式仪器数据传输信道时频响应求解方法

针对传输函数求解船载投弃式仪器信道分布参数模型误差较大的问题, 提出了一种求解其数据传输信道时频响应的方法.时域响应采用时域有限差分(Finite Difference Time Domain, FDTD)法, 求得信道上任意位置的时域响应, 频域响应采用BLT(Baum-Liu-Tesche)方程结合电磁拓扑理论, 对信道的关键节点进行频域分析.最后测试了信道的时频域波形, 并与理论仿真结果进行对比, 结果表明:在仪器的工作频率内, 理论仿真与试验结果一致, 为进一步地研究终端电路的设计及传输方案的改进提供了理论基础.     

高速电路非均匀互连线间电磁干扰分析

根据高速电路中线宽发生变化的非均匀互连线结构特点,利用分段线性和等效电路摸型的方法,结合HSPICE电路分析软件,提出了适用于任意条数的非均匀互连线的多导体等效电路模型及仿真模型,从倾斜角度、非均匀互连线长度和信号上升时间几个特殊因素方面,对高速电路中非均匀互连线间的电磁干扰规律进行了分析和总结。     

求解场-路混合问题的时域积分方程法

研究了基于时域积分方程求解场-路混合问题的方法,其基础是“耦合电流”的思想,区域中的电路部分和电磁结构部分通过其连接处的耦合电流联系在一起,由此完善了传统的电流连续性方程.然后将TDIE方法与电路仿真方法——改进的节点分析法相结合,并通过广义基尔霍夫电压定律将电路中节点的电位与电磁结构上接口处的电位联系在一起.采用这种方法求解场-路混合问题,不需要生成端口模型,而直接求解场-路耦合方程.最后通过传输线算例证明了方法的正确性.     

Circuit-Based Analysis of Electromagnetic Field Coupling With Nonuniform Transmission Lines

This paper presents a new algorithm for simulating electromagnetic (EM) field coupling with nonuniform multiconductor transmission lines in a circuit simulation environment. The proposed algorithm is based on the concept of passive model-order reduction, whereby an algorithmically developed passive reduced-order model, coupled with a set of equivalent sources representing the incident filed, are shown to accurately capture the behavior of the transmission line under EM excitation. The reduced-order model is developed independently from the particular shape of the incident field pulse, in the sense that, in constructing the model, one does not need prior knowledge about the waveform of the incident pulse of the EM field. In addition, it is also shown that the model developed can be used to simulate the transmission line in the absence of the EM field. The derived equivalent sources, representing the field coupling, are given directly in the time domain, thereby making simulation under nonlinear circuit terminations an easy task. Although the proposed work is aimed mainly at simulating nonuniform transmission lines, it can be applied to uniform lines as a special case. The proposed algorithm has been validated numerically with several examples.     

有内置薄板腔体的HEMP屏蔽效能研究

在HEMP(高空核电磁脉冲)平面波照射下,依据传输线理论和波导理论,结合电路原理,分别建立了HEMP在金属腔内传播时的等效电路模型和信号流图,得到了腔体各部分的等效阻抗以及HEMP 在腔体内传播过程中的传输矩阵和散射矩阵。采用了传输线法(TLM)和广义Beam-Liu-Tesche(BLT)方程法两种快速算法计算有内置薄板的开孔矩形金属腔的屏蔽效能,与仿真计算进行了对比,验证了扩展算法的准确性,并分析了内置薄板的宽度和位置对腔体屏蔽效能的影响。结果表明:两种快速算法均能准确地计算腔体的屏蔽效能;内置薄板越宽,且越靠近中央位置,腔体的屏蔽效能越高,谐振频率越大。研究所得结论可以为电子设备的HEMP防护提供重要的理论依据。     

A measure of coupling efficiency for antenna penetrations

The electromagnetic penetration into a shielded enclosure through an antenna connected to a receiver inside the shield is discussed. Reciprocity is used to relate the far-zone fields to the short circuit current in the transmission line. Using a Norton equivalent circuit, a measure of coupling efficiency is derived, relating the electric field incident on the antenna to the current incident on the receiver. It is shown that the coupling efficiency can be determined from standard electromagnetic measurements. As a first example, an open-ended coaxial waveguide is considered. As a second example, a transmission line connected to a receiver inside the shield and to a center-fed dipole antenna outside the shield is discussed. Numerical results are presented for the dipole for various receiver bandwidths and transmission line characteristics. The results are given both in the frequency domain and in the time domain for a pulse incident field     

平面波照射下贯通导线电磁干扰快速算法

提出了一种基于BLT（Baum-Liu-Tesche）方程的平面波辐照下金属腔贯通导线电磁干扰分析的快速计算方法.首先采用电磁拓扑理论将整个问题进行拓扑分解,根据场线耦合理论获得场线耦合节点的传输函数,进而采用广义BLT方程获得外界电磁波与贯通导线相互作用时金属腔内终端负载上的干扰电流.将该算法用于贯通单导线、贯通双导线和贯通传输线网络电磁干扰问题分析,计算获得的终端负载上感应电流结果与全波分析方法结果吻合较好,证明了该快速算法的有效性.该快速算法计算时间仅为全波分析法的万分之一,且所占内存相比全波分析法缩小了几十倍.