Boost变流器传导电磁干扰的近场耦合模型

为了准确地分析功率变流器的无源元件相互之间的近场电磁耦合对变流器的电磁干扰的影响,以典型的Boost PFC变流器为实例,对包括磁场耦合和电场耦合的近场耦合效应进行研究和建模.基于阻抗-频率特性测量,建立Boost电感和电容的等效电路模型.在此基础上,采用场仿真的方法,通过Ansoft HFSS软件仿真获得的Z参数与Y参数,提取出各互感参数和寄生电容参数来反映磁场耦合和电场耦合,分别建立相应的磁场耦合与电场耦合模型,进而得到完整的近场耦合模型.通过对比仿真与实验测量的电压增益,验证了该模型的正确性和实用性.研究结果表明,磁场耦合比电场耦合对差模传导噪声的影响大.

井下金属结构近场耦合大环发射天线电磁波能量安全性分析

当井下巷道内分布的金属结构处于大环发射天线近场时,会耦合大环发射天线的电磁波能量。一旦金属结构存在断点并发生刮擦,可能会以刮擦放电的形式产生放电火花并点燃瓦斯气体,对煤矿井下安全造成威胁。针对该问题,从近场耦合危险系数及安全距离2个方面分析了井下金属结构近场耦合大环发射天线电磁波能量的安全性。通过建立金属结构近场耦合大环发射天线电磁波能量等效电路,推导出近场耦合危险系数表达式和金属结构与大环发射天线之间的安全距离的表达式。分析了大环发射天线半径、金属结构等效接收线圈半径、刮擦放电火花负载、金属结构与大环发射天线之间的距离对近场耦合危险系数和安全距离的影响。仿真结果表明:近场耦合危险系数随大环发射天线半径的增大先稍增大再稍减小或一直增大;刮擦放电火花负载在一定条件下可使近场耦合危险系数达到峰值,当大环发射天线半径大于等于金属结构等效接收线圈半径时,峰值处的近场耦合危险系数有可能超过近场耦合危险系数临界值0.46,可能会造成危险;当大环发射天线半径小于金属结构等效接收线圈半径时,峰值处的近场耦合危险系数大部分情况下小于临界值0.46,造成危险的可能性较小;环发射天线半径在一定条件下可使近场耦合危险系数达到峰值,峰值处的近场耦合危险系数随金属结构等效接收线圈半径的增大先增大后减小,超过近场耦合危险系数临界值0.46的可能性较大,这种耦合在瓦斯气体环境中很可能造成危险。安全距离随大环发射天线半径的增大而增大,即刮擦放电火花负载上电磁波能量的安全性随大环发射天线半径的增大而降低;当大环发射天线半径大于等于金属结构等效接收线圈半径时,安全距离随金属结构等效接收线圈半径的增大而增大,即刮擦放电火花负载上电磁波能量的安全性随金属结构等效接收线圈半径的增大而降低;当大环发射天线半径小于金属结构等效接收线圈半径时,安全距离随金属结构等效接收线圈半径的增大先缓慢增大再减小,即刮擦放电火花负载上电磁波能量的安全性随金属结构等效接收线圈半径的增大先降低再升高。

倍流整流DC-DC变换器近场耦合集成磁件分析

利用磁性元件磁场近场泄漏的耦合,分析其在倍流整流变换器磁集成结构上的应用。采用磁路-电路对偶等效变换获得近场耦合集成磁件的等效电路模型,直观地对两种现有磁集成方案进行统一描述。论文详细分析集成磁件磁心内部的交、直流磁通分布。基于磁件的回转器-电容模型,对不同近场磁阻下电路的工作情况进行深入的讨论。建立48V输入、12V/90W输出的磁集成原理样机,并进行实验验证和性能评估。

UHF频段近场耦合RFID读写器天线设计

设计了一款用于UHF频段近场耦合RFID读写器天线。采用弯折偶极子天线结构,极大地减小了天线的尺寸。利用商业软件Zeland IE3D进行仿真设计和优化,给出了天线的反射系数、辐射特性和电流分布。在仿真的基础上,进行了实物制作并测试,实测与仿真吻合较好,满足实际应用的需求。

一种基于偶极子近场耦合法测量无源互调的方法

无源互调(PIM,Passive Intermodulation)是影响微波通信系统可靠性的关键问题之一。该文提出并实现一种利用近场耦合原理诊断接触结构待测件的PIM测量方法。该测量方法通过缝隙波导激励开口缝隙附近的接触结构,并同时在波导端面接收所产生的PIM信号,从而能方便地对不同物理接触状态的接触结构的PIM产物进行测试分析。并应用电磁商业仿真软件CST对PIM测试工装进行仿真验证,结果与基于偶极子的理论分析结论一致。最后利用铝合金接触结构开展了实验验证研究,获得了三、五阶PIM产物随载波功率的变化特性,实验验证了三阶和五阶PIM产物之差随载波功率降低而增大的变化规律。

天线近场耦合系统散射矩阵的分析

依据微波网络理论对单个天线的空间辐射特性进行了分析,并得到近场耦合系统的散射矩阵方程,依此得出结论是只要探头特性已知,探头只需两次正交极化的测量就可确定天线的辐射特性.

UHF频段RFID阅读器近场耦合天线设计与分析

设计并实现了一种RFID阅读器近场耦合天线,并对该天线的阻抗特性和辐射特性进行了理论计算和仿真。使用了折叠偶极子天线结构,极大减小了天线尺寸。同时在天线臂之间加入了寄生电容,实现阻抗调整的作用。在仿真的基础上,实际制作了实物,并接上UHF近场耦合阅读器进行测试,效果良好。

基于差分发射的近场耦合天线实用接口电路的设计

天线作为射频通讯的接收部件,其性能的稳定性直接关系到整个通信系统能否可靠工作,而天线与读卡器之间的接口电路的设计直接关系着无线射频通信能否实现。文章在原有接口电路的基础上,设计出差分式的接口电路,其结构更加简单、工作更加可靠、抗干扰能力强、响应速度快且成本较低的接口电路,并且可以实现与市面上流行的多种卡类的通信。将该电路用于某公司的校园一卡通读卡器中,经过多年运行,系统稳定可靠。

高级氧化生物降解近场耦合技术研究现状与展望

工业革命以来,废水中持久性有机物因其复杂性、稳定性、高毒性成为水污染控制的核心对象。尽管水处理方法日新月异,但尚没有一种方法能艳压群芳:高级氧化技术在处理持久性污染物方面具有显著优势,但具有成本高、非选择性攻击、活性物种易淬灭失活的局限性;生物处理普适性强、抗冲击能力好,但对难降解污染物处理具有局限性。高级氧化生物降解近场耦合技术(ICAB)有机结合了高级氧化与生物降解的优势,解决了二者单独作用的局限问题,已证明能有效降解与矿化氯酚、抗生素、染料、硝基苯、多环芳烃等多种有机物。综述了高级氧化生物降解近场耦合技术的概念与特征、核心组成、优势与应用现状,及其在载体材料、活性物种淬灭和高传质反应器设计方面的瓶颈问题,并对其运用于实际水处理的未来发展进行了展望。论文旨在推广ICAB新技术在难降解有机废水处理领域的应用与发展。

大功率三相两级π型共模EMI滤波器的近场耦合分析

EMI滤波器是抑制电力电子设备传导干扰的重要手段,其高频性能受内部近场耦合的影响显著,因此对EMI滤波器内部近场耦合进行准确分析是预测滤波器实际性能的关键。对大功率三相两级π型共模EMI滤波器的近场耦合开展研究,理论分析了影响其滤波性能的关键近场耦合参数,仿真计算了耦合参数和建立了高频等效电路。仿真与测试结果表明:输入环路与输出环路之间的磁场耦合以及输入走线与输出走线之间的电场耦合是影响大功率三相两级π型共模EMI滤波器性能的关键。

法向模螺旋天线近场耦合的研究

根据天线的近场耦合原理,设计了一种近距离传输数据的双频法向模全向螺旋天线,工作频率在160MHz和480MHz。研究表明,实验数据与天线仿真数据基本吻合。此天线利用近场进行数据传输,不易受外部环境的影响,增加了数据传输的稳定性。

考虑电磁场耦合的磁性元件近场耦合模型

功率变换器的电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)问题逐渐往高频发展。作为变换器的重要组成部分,磁性元件近场耦合问题在高频下较为复杂,是研究的重难点。传统的分析认为磁性元件之间的近场耦合主要表现为磁耦合,但实验测试和分析表明,在传导EMI关注的高频段,磁性元件之间的电场耦合已凸显影响。文中提出一种新的磁性元件近场耦合电路模型,同时考虑电场耦合和磁场耦合及场耦合损耗,并给出近场耦合模型参数提取方法。测量结果与所建立的近场耦合模型计算结果在传导频段具有很好的一致性,验证了所提出的近场模型的有效性和准确性。

垂直对数周期天线近场耦合影响分析

基于矩量法,分析了垂直对数周期偶极子天线近场耦合影响因素,结合工程实际对前桅杆、振子尾线等影响较大的近场耦合因素给出详细计算数据以及工程化建议。对该种天线的精确计算与工程应用提供了参考。

高速铁路EMC线天线在低频段近场耦合的研究

天线系数是辐射类的电磁骚扰发射(EMI)检测中主要不确定度来源之一,如果天线没有被准确地校准,会影响到后续所有的测试过程。对于天线校准的方法,至今仍然有一些问题尚未很好地解决,譬如未考虑近场耦合问题以及平衡不平衡转换器(balun)对天线系数测量结果的影响等等。尤其是在低频(30M～180MHz)的情况下,近场耦合的影响相当明显,给测量带来很大的误差。针对这些问题,首先描述了一种能计算已知balun结构和近场耦合的数值仿真方法,然后利用该方法分析了不同的balun结构对EMC线天线的影响,并根据特定的balun结构对近场耦合进行了量值分析,最后重点针对常规EMC测试情况,根据特定的balun结构计算出了近场耦合系数,并且在一个实际的测试场地上尽可能地验证了数值计算的结果。

电力电子电路近场耦合问题及解决方案

宽禁带(WBG)器件与传统的硅基器件相比具有优越的材料性能,在器件开关性能方面具有更大的优势,可以实现更高的开关速度、更低的开关损耗,从而提升电力电子模块的整体效率。但快速开关的瞬态过程也带来了许多问题,其中之一就是电磁干扰噪声的增加。在传导型电磁干扰上,为实现电力电子模块的可靠运行,已有许多针对WBG器件的相关研究,包括开关瞬态机理、噪声源及传播路径的建模、噪声抑制和电磁兼容滤波器设计等。而要设计出可靠的、且有高开关速度和高容量的电力电子系统,还需要解决电磁辐射干扰的问题。文章综述了电力电子系统中电磁辐射干扰的研究成果,其内容涵盖了WBG器件的电磁干扰源及噪声传播路径的建模、电磁干扰导致的可靠性问题分析,以及减小近场耦合的解决方案及设计原则。

二级EMI滤波器磁场近场耦合效应研究

共模扼流圈是电磁干扰(EMI)滤波器的重要部件。本文通过对共模扼流圈进行精确建模,分析其磁场近场耦合特性,并应用计算电磁学方法提取扼流圈与相邻器件间的耦合系数,最终建立完整的二级EMI滤波器电路模型。计算结果表明,磁场近场耦合效应对滤波器传导骚扰抑制性能有显著影响;同时,对磁场近场耦合效应进行深入研究后,滤波器差模插入损耗的预测精度提高约20 dB,最终验证了本文分析方法的可靠性、准确性。

台址内部设备瞬态干扰引起的110 m射电望远镜近场耦合计算方法

射电望远镜具有高灵敏度和高分辨率的特性,台址内部微弱的电磁干扰会影响其工作状态,增加天文观测难度.本文针对110 m射电望远镜台址内部瞬态辐射干扰引起的近场耦合问题,提出了一种基于偶极子近似和时域物理光学的混合计算方法.首先对台址内部设备瞬态干扰源进行分析,利用偶极子天线理论对近场辐射源进行分析与建模,结合时域物理光学法分析并计算了台址内部干扰源对射电望远镜天线口径面近场的电磁耦合特性,最后结合Feko全波算法验证本文方法的有效性.本文方法为110 m射电望远镜台址内部辐射干扰对天文观测的影响分析提供了理论支撑.

基于PE-TDPO的110 m射电望远镜远-近场耦合计算方法

正在新疆奇台建设的110 m全向可动射电望远镜是一个可以接受微弱射电信号的天文设备,台址周围较大范围内存在着数量众多的干扰源会影响其观测精度与效率.本文提出了一种基于抛物方程和时域物理光学法(Parabolic Equation and Time Domain Physical Optics, PE-TDPO)的混合计算方法,以110 m全向可动射电望远镜为研究对象,对台址附近大区域内干扰源信号的传播过程进行建模.在较大地理尺度上对干扰信号从台址远场至近场的电磁耦合特性进行了综合评估,为大型射电望远镜电磁干扰问题处理提供理论依据.本文以通信基站作为典型干扰源,基于数字地图建立射电望远镜台址周围的高精度地形模型,采用抛物方程对干扰信号的远场电波传播进行分析,得到从干扰源处至射电望远镜处的信号传播的路径损耗和传播因子;其次将PE方法计算得出的远场电场值代入TDPO的积分中,得到干扰信号在射电望远镜焦点处的近场耦合特性;最后讨论了远场干扰源特性对射电望远镜的远-近场耦合的影响.

EMI滤波器的近场耦合特性分析与应用

EMI滤波器是目前EMI抑制的重要手段，随着功率密度的逐步提高，器件间的距离越来越小。EMI滤波器的近场磁耦合严重，目前研究较少且尚无利用EMI滤波器的近场耦合来提高EMI滤波器低频段差模滤波性能的方法。本文提出了一种利用电容与电感发生串联谐振来提高EMI滤波器在谐振点附近的滤波性能的新方法。同时提出利用EMI滤波器的近场耦合效应实现X电容串联谐振电感的集成。该方法可通过利用EMI滤波器的近场耦合参数的控X电容串联谐振频率点控制。理论仿真结果与实验结果的—致性验证了所提出的控制方法的正确性和可行性。

钯纳米粒子体系中的近场耦合与SERS效应

利用广义米氏散射理论(Generalized Mie)从理论上系统研究了球形钯纳米粒子二聚体的线性光学性质及其表面增强拉曼散射效应.计算表明,粒子间的近场耦合效应对粒子对的吸收、散射和消光光谱影响显著,其表面等离子体激元共振峰的位置随粒子间隔的变小而显著红移.在耦合效应和尺寸效应的共同作用下,钯纳米粒子二聚体中"热点"位的最大SERS增强因子可达到107～108,表面平均SERS增强因子可达105～106.通过对远场和近场的对比研究,发现消光谱与粒子间的近场增强谱的谱型大致相同,但消光谱的极值峰位与SERS的最大增强峰位之间存在一定的偏离,这显示了表面等离子激元共振对远场和近场的不同影响,我们对此进行了讨论.相关结果对揭示远场与近场的关联性及探索过渡金属体系中表面增强散射的电磁场增强机理有较重要的科学意义.