舰载相控阵天线杂散发射辐射的统计电磁学分析

舰船上的有源相控阵天线各个单元收发组件的杂散发射及其辐射的电磁环境电平是典型的随机量,无法直接利用适合于确定性问题的计算电磁学方法进行求解。本文建立了舰船环境下相控阵天线的电磁仿真模型,应用电磁场全波分析结合蒙特卡洛方法的数值统计电磁学方法,分析了舰载相控阵天线杂散干扰的随机特性,给出了相控阵天线杂散发射辐射的环境电场值随着各个天线单元杂散发射随机特性变化的概率密度统计分布。该方法对于其他随机因素引发的相控阵天线指标的统计特性分析也具有参考意义。

有耗腔体结构内电磁场非均匀扩散模型研究

功率平衡法(PWB)作为一种统计电磁学方法,被广泛应用于评估大型腔体的电磁环境,但其在处理高损耗腔体时无法对电磁场的统计非均匀性进行预测。在已有关于有耗腔体结构的电磁扩散理论基础上,通过增加对扩散场空间变化的一阶微分项,拓展提出了一种更通用的电磁场非均匀性扩散模型,其各项系数基于大量全波仿真数据进行拟合而确定。通过以一个内置正方体吸波材料的开孔矩形金属腔体为例,将所提出的模型与PWB模型、传统扩散模型、全波仿真计算值进行比较,验证了所提出的模型在预测大型有耗腔体中电磁场空间分布的有效性和准确性。

统计性方法预测高功率微波进入腔体内的分布

文章介绍了电磁场波混沌理论的发展和相关研究。在此基础上讨论了高功率微波在腔体内部形成波混沌现象的情况,并且针对这一现象,利用随机耦合模方法,对高功率微波下波混沌腔体内不同物体的耦合情况进行统计性分析。考虑到微带线的情况,利用科朗-布朗宁模型计算了随机平面波假设下微带线结构的平均吸收截面,进而对波混沌腔体内微带线的耦合情况进行统计性预测。最后设计实验,用单极天线作为参考端口,不同长度的微带线为待解端口,验证了方法的可靠性。

复杂腔体电磁混沌特性统计分析

运用量子混沌理论对复杂腔体内电磁混沌统计特性进行研究.针对不同腔体结构下的本征模分布规律问题,采用随机矩阵理论研究了它们的普适性,并结合最小二乘曲线拟合方法,总结了矩形、球形及其布尔组合体(Sinna、Stadium腔体)的混沌统计特性规律.结果显示:矩形、球形等规则腔体的混沌度较低,而两者的布尔组合体混沌度通常大于两者混沌度的线性叠加,且Sinna腔体混沌度大于Stadium腔体,这反映了内凹结构比外凸结构具有更高的混沌特性.为以后复杂腔体的混沌特性研究奠定了理论基础,也为混响室设计、试验提供了理论指导.

复杂腔体本征电磁场空间分布的统计方法

利用半经典近似方法分析了电大复杂腔体内电磁波传播的混沌特征,从而引入了3维矢量本征函数的随机平面波假设。根据电磁波传播的随机极化特征,利用统计方法推导出基于该假设本征电磁场空间分布的统计模型。应用数值方法对3维Sinai微波腔体进行模拟计算,其计算结果与统计模型符合较好。这些统计模型与腔体的具体细节特征无关。

燃料电池客车驱动系统传导骚扰源的统计分析

新型燃料电池客车的驱动系统工作时将产生较强的电磁骚扰,可能引起较为严重的电磁兼容问题,威胁其安全运行。为此对开发的新型燃料电池客车产生的电磁骚扰进行了大量的测量,发现其驱动系统中的骚扰源存在较大的随机性。故利用统计电磁学的方法分析了驱动系统中逆变器输入端存在的一类传导骚扰源的时域特性,得出此类骚扰源随时间呈正态分布,随电机功率电压参数呈近似线性递减变化和时间参数呈近似线性递增变化的基本规律。该结果可用于进一步的仿真分析和其他电磁兼容研究工作。

基于PWB-EMT的电磁效应评估方法与软件实现

PWB方法的网络化公式是以电磁拓扑学和统计电磁学为基础而发展起来的一种电大尺寸系统电磁效应的系统级评估方法。本文将PWB方法的网络化公式发展为更具有一般性的一套分析方法,并介绍自主开发的以该方法为基础的自动分析软件。

基于PWB方法的电大尺寸腔体结构电磁耦合求解器的开发与验证

功率平衡(PWB)法是基于统计电磁学的求解电大尺寸腔体结构电磁耦合问题的快速方法。在PWB方法的基础上,开发了一个电大尺寸腔体结构电磁耦合求解器,实现了对不同腔体形状、不同孔缝形状、不同源类型等条件下的电大尺寸腔体结构电磁耦合水平的快速求解,并与已发表文献的结果和实验结果进行了对比,验证了求解器的有效性和高效性。

复杂电磁环境下无人机的雷达散射特性研究进展

雷达散射截面(RCS)是雷达隐身技术中最为关键的概念之一,它表征了目标在雷达波照射下所产生的回波强度。无人机在复杂电磁环境下具有“小(低RCS)、慢(速度慢)、低(低飞)”的特点,而且受地理因素、气象因素和非合作雷达辐射源等干扰的影响显著。针对以上特点,给出了在复杂电磁环境的无人机的RCS特征及对雷达回波特性的影响,介绍了各种复杂电磁环境下无人机的RCS的研究进展。

有意电磁干扰辐射智能建筑线缆系统的最坏情况分析

研究了有意电磁干扰(IEMI)对智能建筑中线缆系统安全所带来的威胁。通过优化干扰辐射场的频谱,分析了建筑中差分线系统在电磁攻击下的最坏情况,获得了线缆系统在有意电磁干扰激励下负载感应电压峰值可以达到的理论最大值。考虑到最大电压峰值是入射方向和极化角的函数,且角度具有不确定性,文章利用蒙特卡洛法对最大电压峰值的累积分布函数进行了估计,并以此为分析工具,讨论了差分线几何参数(线长、高度、线间距)和电气参数(负载阻抗值、土壤电导率、介电常数)对最大电压峰值累积分布函数的影响,研究结论可为建筑中线缆系统的电磁兼容设计提供指导。

利用随机拓扑方法分析系统级高功率微波效应

为研究高功率微波与复杂系统的耦合问题,提出了随机拓扑方法。该方法是一种新的系统级电磁敏感度分析预测方法,它结合电磁拓扑理论和随机耦合模型理论,可对包含多个腔体的复杂系统的短波电磁耦合问题进行统计分析。介绍了随机拓扑方法的理论基础,并利用计算机机箱搭建了双腔体和多腔体实验平台。使用该方法对目标位置处感应电压的统计分布进行了预测,并与其他方法得到的感应电压分布进行了比较,其结果基本一致,从而证明了该方法的可行性和准确性。

返波体对混响室内场均匀性的影响

以带有返波结构的混响室为基础,研究了在复杂腔体内部返波结构的改变对场分布的影响效果。根据微波混沌理论分析了不规则腔内的场分布特征;结合统计电磁学,确立了在高功率微波短脉冲激励下的混响室中进行场均匀性和各向同性验证的指标;对复杂腔体中返波体的大小、数量及分布范围等因素进行了研究。数值模拟结果显示:凸起结构的尺寸越大,其对腔内电场的影响效果越为明显,尤其是腔内电场分布的统计均匀性和各向同性结果,都能得到很好的改善。同时凸起结构越多,分布的范围越广,腔内电场的统计均匀性和能流的统计均衡性就越好。

2016 IEEE EMC国际学术研讨会——获奖文章

介绍了一种简单的统计功率平衡模型，用于预测孔隙腔体内线导体的最大电流值。给出了用于评估该腔体电磁场特性参数的统计模型计算方法。最后，通过在混响室中实际测试以及CST仿真计算，验证了统计模型计算方法的有效性。

基于DBSCAN算法的目标聚类分选技术研究

为解决在无先验情报信息条件下复杂信号环境中目标分选困难的问题,提出了一种基于DBSCAN算法的目标聚类分选技术。该技术首先基于信号的位置信息进行聚类分选,再统计分选结果的电磁参数特性,并根据统计结果进一步自适应分选,最终获得目标雷达的电磁情报信息和精确定位结果。仿真结果验证了本技术正确有效。

基于天线辐射理论构建微波混沌腔的随机耦合模型

为了能够快速有效地求解电大复杂腔体(微波混沌腔)的电磁耦合问题,文中采用统计电磁学方法研究了该类腔体电磁散射的统计特征.首先,根据天线辐射理论,利用电磁场的本征模展开式建立了腔体耦合输入阻抗表达式.其次,利用波动混沌理论和概率统计方法进一步推导出了微波混沌腔的随机耦合模型.该方法简单并且可以直接推导出三维模型.最后,构建了一个三维Sinai微波混沌腔并进行数值仿真实验,其仿真实验结果与随机耦合模型计算结果的统计特征基本一致.重要的是,该模型与复杂腔体的细节特征无关,能够快速有效地预测微波混沌腔的敏感耦合问题.