不等高多导体传输线串扰特性的仿真与分析

随着电子系统工作频率的提高,系统中的传输线之间不可避免地会发生串扰问题。将采用时域传输线方程构建不等高多导体传输线的串扰模型,然后通过时域有限差分(FDTD)方法求解传输线方程,获得传输线端接负载上的串扰响应。采用该方法,模拟和分析脉冲集总电压源作用不等高多导体传输线的串扰规律。在此基础上,通过多集总源作用多导体传输线的串扰仿真,获得脉冲型干扰信号对传输线上工作信号的影响。     

多导体传输线非线性负载响应的FDTD模拟

多导体传输线(MTLs)对激励信号非线性响应的仿真研究在电磁兼容分析和电磁效应评估研究中具有重要作用。本文采用FDTD方法研究集总源对端接非线性负载的MTL的影响,推导出电报方程的差分格式与边界条件,计算得到了MTL上电压波和电流波的瞬态响应情况,所得结果和已有文献中利用时域BLT方法算出的结果完全吻合。     

基于BLT方程的复杂线缆网络电磁干扰响应求解

在介绍BLT方程以及BLT方程相关参数的计算方法的基础上,利用电磁拓扑理论中管道和节点的概念对复杂线缆网络进行拓扑建模,进而解决场线耦合下多导体传输线负载响应问题,并对一复杂网络拓扑结构进行了范例分析,获得该拓扑结构中每个节点的干扰电压响应。验证了电磁拓扑法及BLT方程是解决复杂系统电磁干扰问题的有效方法,对复杂系统的电磁耦合现象的研究具有实际应用价值。     

改进多导体传输线模型终端响应的FDTD模拟

为了解决各种结构多导体传输线(如非均匀传输线)对激励源响应的计算问题，提出一种改进的时域有限差分模型，用于计算不同结构的传输线被独立电压源和外部电磁波激励时的终端响应电压．讨论了导体耦合电容和电感的变化以及终端响应电压的特性．为了验证模型的有效性，对由激励源激励的导体不平行的传输线的终端响应电压进行了仿真．仿真结果表明，传输线结构的轻微不同，其终端响应电压的特性就会产生很大的变化。     

非平行多导体传输线串扰的快速时域分析算法

基于高阶FDTD(2,4)方法(时域有限差分方法)和传输线方程研究一种高效的时域混合算法,实现非平行多导体传输线串扰的快速计算.首先,将非平行多导线按照时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)网格分解成多段相对独立的传输线段.然后,采用传输线方程,构建各段多导线的串扰模型.由于传输线方程的精度取决于非平行多导线的单位长度分布参数,因此,根据平行多导线单位长度分布参数经验公式,推导了适用于非平行多导线的单位长度分布参数计算公式.最后,采用高阶FDTD(2,4)的大空间步长对传输线方程进行差分离散,从而在不影响计算精度的前提下,大幅减少迭代网格数,提高了计算效率.通过理想导电板上非平行多导线不交叉和交叉两种情况下的串扰仿真,与商用电磁仿真软件CST的计算结果和耗用时间进行对比,验证了时域混合算法的正确性和高效性.     

基于BLT方程的外场照射下线缆终端耦合响应分析

为求解外场照射下线缆终端耦合响应和分析终端耦合响应的影响因素,基于BLT矩阵方程建立了三导体传输线的场线耦合模型,并通过GTEM小室内的场线耦合试验验证了所建模型的有效性.利用所建立耦合模型进行场照射下线缆终端耦合影响因素分析,结果表明:线缆在电短状态时,终端耦合电压随着线缆长度的增加而增大;线缆在电长状态时,线缆长度变化并不影响线缆终端耦合电压;线缆间距增大时,线缆终端耦合电压明显增加;外场入射角度增加时,线缆终端耦合电压单调减小;线缆终端耦合电压随外场极化角度的增加而单调增加;终端负载阻抗大小对高频耦合影响较大,对低频耦合影响较小.     

用FDTD法计算不规则截面传输线的截止频率

给出直角坐标系下用时域有限差分（FDTD）方法计算电磁场问题的差分格式，详细介绍了用FDTD法分析不规则传输线高阶模截止频率的计算过程。实例计算了矩形波导的截止频率，并与解析解进行比较；计算了几种复杂边界传输线的高阶模截止频率随内导体变化的情况，给出传输线TEl模的模场分布。该方法也可推广应用于各种复杂截面波导、复杂截面传输线传输特性的分析和计算。     

混响室条件下仿真研究树形传输线网络的耦合规律

为研究复杂腔室电磁环境下场线耦合规律,提出了高效电磁防护的新方法.以典型树形传输线网络为研究对象,分析其在混响室电磁环境下的响应信号.结合蒙特卡洛统计理论,改进外场激励下多导体BLT方程构造全向辐射电磁环境下的传输线网络仿真模型,求解网络各终端时域、频域电流响应.研究单端口负载、单管道长度改变对各终端电流响应的影响.分析不同材料、不同离地高度情况下终端感应信号规律.结果表明:混响室电磁环境条件下,传输线网络单个管道长度的改变使各终端频域谐振点发生变化,但单个终端负载变化不会对除该点以外的其他终端响应产生显著影响;传输线网络的双指数脉冲时域感应电流信号呈震荡衰减曲线,并随传输线材料电导率的增大和离地高度的减小而减小.     

混响室漫射场条件下树型线缆网络耦合规律仿真分析

为研究复杂电磁环境对多导体传输线干扰情况,分析场线耦合规律,进一步提出有效电磁防护方法。以典型线缆网络为分析对象,研究其在全向辐射的电磁环境下的响应信号。利用线缆网络BLT方程,结合蒙特卡洛统计理论构造全向辐射的电磁环境仿真模型,得到线缆网络各个节点在该漫射场环境下的时域、频域响应。其结果表明,蒙特卡洛方法建立的全向辐照模型与混响室内电磁环境具有很高的一致性;全向辐照情况下,由于各管道串扰,线缆网络频域响应频点与线缆管道长度无对应关系;双指数脉冲时域响应信号成震荡衰减曲线,衰减时间与入射波一致。     

基于矢量矩阵束方法的大型接地网暂态分析

为快速准确地计算接地网的暂态响应,提出了一种基于场路耦合的接地网暂态计算模型。该模型将接地网划分成若干导体段,对导体段采用自感和互感参数以模拟接地网导体的感性耦合,导体段间的阻性耦合和容性耦合则采用电磁场理论中似稳电流场的方法予以分析。基于上述模型,利用电磁暂态计算程序(EMTP)可得到任意电流波形激励情况下接地网暂态响应的时域波形。为进一步提高暂态接地网的分析效率,采用矢量矩阵束方法外推接地网暂态时域响应,借助矩阵束方法,将接地网暂态响应表示成一系列复指数项的叠加,提高计算效率、抑止单纯时域方法导致的接地网晚时响应的数值振荡。通过与CurrentDistributionElec-tromagneticInterferenceGroundingandSoilStructureAnalysis(CDEGS)软件计算结果的比较,验证了该文方法的正确性和有效性。该文模型提供接地网与EMTP软件的接口,可显著提高变电站电磁兼容问题的分析效率。     

外场激励时通信电缆的瞬态响应分析

多导体传输线理论分析外场与电缆间的耦合,时域有限差分法(FDTD)模拟通信电缆对外场的时域响应.根据模拟得到的电缆上电压电流的分布,对具有多根导线电缆采用单导线模型做近似处理,并计算了相应的电参数.结果表明,单导线模型处理所得结果和其他方法的结果符合得很好.该结论对实际应用有参考价值.     

高频单导体传输线模型及其乘积积分算法

低频情况下,可以使用经典传输线方程(电报方程)计算传输线网络沿线及负载上的电压和电流,由于采用了准TEM模近似,故经典传输线方程在处理更高频情况下的传输线问题时就不再适用.本文基于麦克斯韦方程和电磁散射理论,建立了高频单导体传输线方程,对该方程做低频近似即可得到经典方程;采用乘积积分方法对该高频方程进行数学变换,使其具有和经典方程类似的方程形式;根据边界条件和乘积积分解法最终计算出传输线沿线电流和电位分布.若干仿真算例证实,该模型及其方法可以给出和全波分析方法一致的计算结果,为精确分析高频传输线问题提供了全波分析之外的另一种途径.     

终端负载对同轴电缆超宽带辐照效应的影响

为研究同轴电缆对超宽带高功率微波的电磁耦合特性及其对终端电气设备的影响,将同轴电缆终端连接设备等效为集总负载,构建了超宽带辐照实验系统,设计了同轴电缆耦合实验平台,实验研究了不同终端负载条件下同轴电缆终端负载耦合响应电压变化规律,并分析了同轴电缆电磁耦合机理,研究结果表明:终端负载响应电压波形的振荡周期及耦合响应频率点只与同轴电缆特性有关,与终端负载情况无关;终端负载变化对终端负载耦合响应电压有较大影响。     

高功率微波激励下p—n结器件响应

通过采用时域有限差分方法（FDTD）和混合算法处理半导体器件所满足的刚性、耦合、非线性偏微分方程组，建立PN结半导体器件在高功率微波（Hight Power Microwave）激励下瞬态响应的一维模型，并在此基础上进行二极管功率耗散情况的分析和对微波信号响应截止频率的计算，从而对PN结半导体在高功率微波激励下的损伤机理进行研究，计算表明，二极管功率耗散主要集中在源电压正半周峰值附近，器件的热击穿应发生在信号的正半周期内，10GHz应可视为该二极管对微波信号响应的截止频率。     

基于DF与FDTD混合方法的埋地导体耦合规律分析

为了解源区核电磁脉冲SREMP对埋地导体的耦合规律,运用数字滤波与FDTD混合方法,在时城内计算了在10 kt当量核武器爆炸产生的SREMP作用下埋地导体耦合的感应电压和感应电流,初步分析了感应电压和感应电流随埋地深度和传输线长度变化的规律.结果表明,埋地深度相同时,感应电流和感应电压峰值随传输线的长度增加而增大,上升...     

基于PSPICE建模仿真方法研究传输线网络时域响应

为研究注入式电磁脉冲对端接负载的传输线网络的耦合规律,以典型的环形网络和树形网络为研究对象,基于PSPICE建模仿真方法,研究方波脉冲在传输线网络中的时域响应. 对端接电阻负载的同轴线网络瞬态响应的实验结果、BLT方程求解结果、PSPICE仿真结果进行了对比分析,表明了PSPICE方法与BLT方程求解结果及实验结果具有很好的一致性. 针对BLT方程方法在求解电容、电感负载及非线性负载上存在计算复杂、较难求解的问题,利用PSPICE建模仿真方法对端接电容负载的环形同轴线网络、端接瞬态抑制二极管的树形同轴线网络和多芯线缆网络的方波脉冲瞬态响应进行了仿真,与实验结果具有较好的一致性. 这些结果验证了PSPICE建模仿真方法在解决电磁脉冲对端接线性、频变及非线性负载的传输线网络时域响应的有效性.      

混响室漫射场下典型线缆网络响应规律分析

为研究复杂电磁环境对多导体传输线干扰特性,进一步分析场线耦合规律,通过对多列入射波在空间角上离散模拟腔室内复杂电磁环境.利用Agrawal场线耦合理论分析树形、环形等线缆网络各节点处的响应信号,并搭建实验系统进行实验验证.结果表明:利用多列波叠加的方法能较好地模拟混响室的电磁环境,可用于混响室场线耦合方面的研究.混响室条件下,线缆网络节点频域感应信号幅值随频率升高而降低,且在某些频点出现电流峰值.干扰信号为双指数脉冲时,线缆网络节点的时域响应信号呈现震荡衰减规律,衰减时间与网络结构有关.     

介质覆盖导体柱散射特性分析

应用有限元-边界元耦合法计算任意截面形状二维介质覆盖导体柱的雷达散射截面，对介质柱内、外区域分别应用有限元和边界元法进行分析，然后通过场的连续性进行耦合，形成待求矩阵方程，最后应用内观法结合多波前法求解该方程．作为算例，分别计算了无限长介质覆盖导体方柱和圆柱在平面电磁波照射下的雷达散射截面，结果与有关文献一致，在此基础上计算了两层介质覆盖导体方柱和圆柱的雷达散射截面．结果表明，由于使用了内观法结合多波前法求解非对称稀疏矩阵，大大减少了计算时间．     

高功率微波激励下p-n结器件响应

通过采用时域有限差分方法 (FDTD)和混合算法处理半导体器件所满足的刚性、耦合、非线性偏微分方程组 ,建立PN结半导体器件在高功率微波 (HightPowerMicrowave)激励下瞬态响应的一维模型 ,并在此基础上进行二极管功率耗散情况的分析和对微波信号响应截止频率的计算 ,从而对PN结半导体在高功率微波激励下的损伤机理进行研究 .计算表明 ,二极管功率耗散主要集中在源电压正半周峰值附近 ,器件的热击穿应发生在信号的正半周期内 ,10GHz应可视为该二极管对微波信号响应的截止频率     

非均匀耦合传输线瞬态响应灵敏度的分析方法

针对具有非线性负载的非均匀耦合传输线瞬态响应灵敏度分析困难的问题,提出了一种采用快速傅里叶变换的灵敏度分析方法--傅里叶变换法.该方法首先采用分段法将非均匀传输线均匀化,得到用无穷级数表示的非均匀传输矩阵,再通过对具有非线性负载的耦合传输线系统进行戴维宁等效,减少了瞬态响应非线性方程组数目,加快了计算的收敛速度,最后借助快速傅里叶变换得出时域内的传输线瞬态响应灵敏度.傅里叶变换分析法无需对耦合传输线进行解耦,能够分析任意类型传输线及任意负载.算例结果表明,在传输线分段数相同时,傅里叶变换法较微扰法的计算速度更快,当分段数大于16时,计算速度能提高37%以上.