双差模非屏蔽线缆回路的电磁串扰研究

随着电气化的发展,电气与电子系统中的电磁兼容问题越来越被重视,为了消除或抑制电磁耦合的影响,实现设备或元件电磁兼容的工作,有必要对线缆间的串扰进行研究。但目前少有相关研究关注独立的发射回路与接收回路构成的双差模回路间的电磁串扰问题。提出了一种基于多导体传输线理论的五导体传输线模型,并基于此研究了双差模非屏蔽线缆回路间的串扰问题。该方法根据耦合机理,首先建立单位长度五导体传输线等效模型,然后根据有限差分的方法列写基尔霍夫方程组,最后补充边界条件后求解得到串扰的频域解。将串扰计算结果与CST软件仿真结果进行对比,验证了该模型和计算方法的可行性与有效性,经计算分别研究了感性耦合与容性耦合,分析得到了不同因素对线束间串扰的影响规律,可为实际工程中采取措施抑制线缆间串扰提供指导,体现出该模型的先进性。

高功率垂直腔面发射激光器阵列热特性

为了改善垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列的热特性,提高器件的可靠性,本文基于有限元模型,研究了不同单元间距、排布方式对阵列器件的热串扰现象、热扩散性能的影响.在理论分析的基础上,制备了几种不同排布方式的VCSEL阵列器件,并对其进行测试分析.结果显示,相较于正方形排布方式,新型排布方式器件具有更高的输出功率,同时阈值电流也有所降低.其中五边形排布方式的器件表现出最佳的性能,其输出功率高达150 mW,比正方形排布方式提高了约73%.这表明通过调整阵列单元的间距、排列方式,可以使各单元间的热串扰现象得到有效改善,降低器件的热效应,进而降低器件温度,提高输出特性.

基于故障二次重构法的直流系统交流串扰检测技术

在电力系统中,交流电窜入变电站直流系统往往具有严重的破坏性。针对母线对地电容和交流串扰电压难以测量的问题,提出一种新型的测量方法--故障二次重构法,即通过向变电站直流系统母线投切两个大小不同的电容元件,构造一个新的电路,根据测量投切电容上的电流信号求出母线对地电容和交直流电缆间的绝缘电阻,进一步求出交流串扰电压。最后通过实验仿真验证了方案的可行性。

基于PSO-BP神经网络算法的绞线串扰预测研究

绞线串扰预测研究对定量分析系统的电磁兼容问题起着重要作用,本文提出了基于粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化误差逆向传播(back propagation,BP)神经网络算法的绞线串扰预测方法。首先,通过模量解耦法对建立的传输线等值电路进行求解,得到传输线的串扰;然后,利用PSO-BP神经网络算法实现绞线电磁参数矩阵提取,并表示其与绞线位置的映射关系;最后将该映射关系代入传输线方程,结合模量解耦法预测一实例三芯绞线的串扰。通过与传输线矩阵求得的数值解对比可知,本文所提方法与电磁场数值方法所求的串扰结果具有良好的一致性,验证了基于PSO-BP神经网络算法预测绞线串扰的有效性。

快中子多重性测量技术研究

为应对3He短缺情况,采用更加低价、易获取的液闪来探测中子,并推广应用中子多重性技术,研制了一种基于EJ309的液闪快中子探测器,自主开发了中子伽玛甄别电路,采用电荷积分法进行中子伽玛信号甄别,并通过实验验证了该中子探测器在能量阈值为100 keVee(ee—等效能)时,中子伽玛甄别性能参数FOM(Figure of Merit)大于1;在多重性数据分析过程中,为了解决散射中子对多重性符合计数带来的影响,引入散射串扰因子对传统多重性方程进行了修正;为降低测量腔内探测效率的非均匀性对测量结果的影响,通过蒙特卡洛模拟设计了一套球形快中子多重性测量装置,并通过实验验证了其探测效率的均匀性以及测量结果的相对偏差,结果表明:其探测效率的均匀性以及测量结果的相对偏差均好于5%,该工作为快中子多重性测量技术的实际应用奠定了基础。

耦合微带线间串扰问题的FDTD法分析

在模拟和数字电路中,耦合微带线间的串扰会降低设备的性能。为了降低线间串扰,在攻击线两边各插入了一列用金属填充的、顶端用微带连接的接地孔。利用FDTD方法对该结构进行模拟,给出了接地孔的有效放置方法。

工艺随机扰动下非均匀RLC互连线串扰的谱域方法分析

考虑工艺随机扰动对互连线传输性能的影响,建立了互连线随机扰动模型,提出了一种基于谱域随机方法的互连线串扰分析新方法.该方法将具有随机扰动的耦合互连线模型在线元分析阶段进行解耦,分别采用随机伽辽金方法(SGM)和随机点匹配方法(SCM)进行串扰分析.最后,利用复逼近给出工艺随机扰动下互连线串扰噪声的解析表达式.实验结果表明本文方法不仅可以对工艺随机扰动下的非均匀耦合互连线串扰进行有效估计,相较于SPICE仿真还具有更高的计算效率.

使用防护带抑制微带线间串扰的研究

为减少耦合微带线间的串扰,在满足端接匹配的条件下,建立了印刷电路板(PCB)耦合微带线间串扰测试结构.通过有限元分析和实验测试,研究了在PCB微带线之间未加防护带和添加防护带对线间串扰的影响,考察了线间串扰对防护带的宽度和接地孔间距的依赖性.数值分析和实验结果表明,为了获得抑制PCB微带线间串扰的最佳效果,防护带的宽度存在一个最佳值,使用此最佳值,近端串扰峰值衰减要比没有防护带时多9dB,远端串扰峰值衰减多7dB;使用增加宽度的防护带抑制非平行微带线间串扰同样有效;防护带上密布的接地孔间距必须满足一个临界条件;而接地孔半径的变化对串扰没有影响.

一种分析线束串扰的等效方法

使用传统方法分析线束串扰存在内存消耗大、计算时间长的问题,研究其快速仿真技术有着重要的工程应用价值。提出了一种快速仿真线束串扰的"等效线束"方法,其基本思想是:除干扰线和受扰线外,剩余线缆(不论是属于线束的还是不属于线束的)按照线束的共模阻抗与线束端接阻抗相对大小进行分组,每一组用一根等效线缆表示,并保证等效线缆间不发生重叠。缩减后的多导体传输线串扰仿真模型,因等效线束的数目远少于实际线束中线缆的数目,从而能实现线束串扰的快速仿真。仿真结果表明该方法是合理可行的。

基于向量分析法的三相交联电缆局部放电检测与分析识别技术

三相交联电缆的局部放电诊断易受到外界环境、相间串扰等因素的影响。为了解决信号的串扰问题,介绍了基于向量分析法的三相交联电缆局部放电检测与识别技术。该方法基于不同的局放脉冲衰减程度不同的原理,利用三相信号脉冲组的幅值关系构建三相幅值相位关系图,用来区分外部噪声和内部局放信号,同时分离不同的局放源。通过理论研究与现场实例的分析可以得出结论,该方法在高压交联电缆的局放诊断方面具有较好的可行性和优越性,可有效应用于三相交联电缆局放现场检测和绝缘诊断。

高频多导体串扰的简化三维全波算法及其有效性评估

为了克服多导体传输线方法求解多导体串扰时高频响应准确度不足的问题,研究了一种基于导体等效的简化算法。根据导体端接阻抗的不同将多导体传输线分组并分别等效为一根导体,这种等效节省了计算资源,使得用三维全波的方法求解多导体串扰响应成为可能。应用特征选择验证法,定量评估了简化算法的有效性。通过对仿真结果的评估表明,简化算法比多导体传输线方法在准确性上提高一个等级。

T型微带线间串扰问题的FDTD分析与抑制

T型微带线的串扰是高速电路信号完整性问题中的重要组成部分。采用PML(Perfectly Matched Layer)-FDTD方法首次对T型微带线间的串扰问题进行全波分析,并给出抑制串扰的具体措施。PML-FDTD仿真结果表明,不同的改进结构参数对串扰的影响不同:(1)开口距离S越大线间串扰越小,最多减小10dB;(2)开口角度α越小线间串扰越小,减小幅度最多达14dB。由此得出,在T型微带线上开三角形口,通过改变开口距离S和开口角度α可实现对邻近微带线串扰的有效抑制。

屏蔽电缆参数计算及屏蔽层与芯线间的串扰

为分析线缆间的串扰问题,基于有限元软件ANSYS分析了屏蔽电缆周围的电磁场分布,通过计算导体所带电荷量以及磁链,求得了多导体传输线系统的电感电容矩阵。针对位于地面上方的屏蔽电缆系统提出了一种新的表示其传输线参数的模型,即以大地为参考导体,建立包括芯线、屏蔽层、大地的统一模型,计算其相应的传输线参数;运用所得屏蔽电缆的传输线参数,结合传输线时域有限差分(FDTD)法,仿真分析了屏蔽电缆屏蔽层中的电压、电流在电缆芯线中的耦合响应问题;基于实验室研究设备,对同轴电缆屏蔽层与芯线之间的耦合问题进行了实验测量,验证了理论研究的正确性。

一种用于毫米波器件本征在片S参数校准的新方法

提出一种用于毫米波器件本征在片S参数校准的新方法。对于毫米波频段电路而言,准确已知的仿真模型是必需的,因此,精确地去嵌入测试技术就显得尤为重要。在传统开路短路去嵌入算法的基础上,建立了新型去嵌入模型和求解算法。通过增加开路短路标准的传输线长度近似得到理想开路和短路,降低测试误差;同时在模型中增加了毫米波频段逐渐变大的微波探针之间的串扰误差项。考虑到串扰求取的复杂性,该算法中不需要知道串扰准确量值就能将其有效消除。研制了相应的校准件和被测件。110 GHz无源器件测试表明,该算法准确度与NIST二次串扰修正算法相当,相比于传统测试结果的S_(21)最大改善了1.3 dB。有源器件测试结果也表明,该算法在晶体管的最大稳定增益测试方面具有更高的准确度。

用电光采样法研究GaAs集成电路中微带线的电场串扰问题

采用静态有限差分法对 ＧａＡｓ集成电路微带线电极的串扰进行理论计算并与内 部电光采样的实际测量结果进行对比分析。结果表明，当激活电极的宽度为５ｕｍ，两电极的 距离是１０ｕｍ时，串扰的实际测量值为４０％左右，差分计算的结果为４６％。

基于FDTD法的传输线串扰时域响应分析与实验研究

为了研究传输线之间的串扰问题,基于传输线时域有限差分(FDTD)法,对二平行线模型的传输线串扰时域响应问题进行了仿真研究。通过在二平行线模型的干扰线端口加入上升沿为ns级的梯形波,仿真分析了二平行线模型各个端口的电压波形;同时,基于实验室研究设备,对共地平行传输线间的串扰电压进行了实验研究,并将部分实验结果与理论仿真结果进行了比较分析。结果显示:仿真波形的振荡与幅度和测量结果的振荡与幅度基本一致,仿真的脉冲宽度略大于测量脉冲宽度,仿真结果峰值略大于测量峰值。这说明传输线时域有限差分(FDTD)法在分析ns级上升沿的传输线耦合问题时是有效的。

汽车线束导线间寄生电容及串扰的解析预测模型

应用镜像法把非均匀介质空间变换成无限大均匀介质空间,依靠电磁场理论得到非均匀介质导线束缚电荷与自由电荷的关系,推导出汽车线束内有绝缘层的非均匀介质导线单位长度寄生电容解析模型,并计算相应串扰。以某汽车线束为例,分别用推导的解析公式和EMC Studio软件对线束单位长度寄生电容和串扰进行了计算比较,验证了解析公式的正确性。本文解析模型方便、简单,能够在缺少完整信息的初期设计阶段,快速预测寄生电容和串扰,适用于汽车静态时线束内导线确定性几何布置和动态时的随机性几何布置。

非平行MSL间串扰抑制数值研究

非平行微带线作为电路板上常见的电气连接方式,因夹角的存在导致线间耦合复杂且很难预测,一直未被给予足够的关注。基于此情况,建立非平行微带线耦合模型,在验证模型有效性的基础上,使用有限元法(FEM)详细研究由平行到非平行转变导致的串扰曲线演变过程。验证使用防护带及宽度变化对非平行微带线间串扰抑制的有效性。为保证衰减效果和节约制板费用,提出使用短防护带进行串扰抑制,同时研究短防护带起始位置对抑制效果的影响。考察串扰对接地孔半径变化时的依赖性,通过计算得到了与已有文献不同的结论。通过对这些关系的详细分析进而总结相应的规律,为非平行微带线及防护带的优化设计提供理论指导。

汽车线束电感性串扰动态变化的预测

为了预测汽车运动时其线束的电感性串扰动态变化,建立了线束的电感性串扰最好、最差情况预测模型和蒙特卡罗方法改进模型。根据导线在线束内几何布置的极限位置,得到电感性串扰的最好、最差情况预测区间;基于蒙特卡罗法得到电感性串扰数学期望值,在80%置信水平下求得期望值的置信区间,置信区间即为改进的预测区间。与EMC Studio仿真软件结果的比较显示,低于5MHz时,所选位置的线束串扰都在长度为5dB最好、最差预测区间内,多数位置线束串扰在长度为3dB蒙特卡罗改进区间内,改进的预测区间缩小了40%;高于5MHz时,电尺寸趋于电大,误差变大。建立的两个汽车线束电感性串扰预测模型能够根据不同精度要求快速预测电感性串扰动态变化。