孔缝对电子设备机箱屏蔽效能影响的分析

电子设备机箱由于散热及外接其他设备等原因需要开有各种孔缝,从而导致其电磁屏蔽效能降低。采用时域有限差分(Finite Difference Time Domain,FDTD)算法仿真分析了不同开孔形状、开孔尺寸、开孔数量及开孔间距的孔缝对电子设备机箱屏蔽效能的影响,为电子设备机箱提高屏蔽效能工程设计提供依据,同时也为散热结构设计提供电磁兼容方面的参考。

强电磁脉冲辐照下三绞线终端响应特性分析

为研究强电磁脉冲辐照下无人机内部三绞线的终端响应特性,本文基于传输线理论提出了三绞线在强电磁脉冲辐照下终端响应的建模方法.首先确定了三绞线三螺旋物理结构,给出绞线束在笛卡尔坐标系下的参数方程,建立了具有均匀扭曲特征的三绞线模型;然后推导了电磁脉冲辐照下三绞线终端电流的频域方程,采用快速傅里叶逆变换得到时域解,并与CST仿真结果进行对比,验证了算法的准确性;最后分析了三绞线终端电流随线缆长度,线缆螺距,电磁场极化角、方位角、俯仰角的耦合响应规律.结果表明:三绞线终端感应电流随线缆长度和螺距的增加而增大;入射波的俯仰角和方位角在[0,90°]时,感应电流随入射角度的增加呈现出先增大后降低的规律.研究结果对提高无人机电磁防护能力具有重要意义.

埋地电缆雷电感应过电压观测和分析

通过测量自然闪电条件下埋地电缆的雷电感应过电压,探讨了不同类型电缆屏蔽层对芯线上感应过电压的影响。结果表明:电缆屏蔽层具有明显降低雷电感应过电压的作用;对同一次自然闪电,相对于电源电缆,控制电缆和信号电缆上感应电压脉冲波形峰峰值分别为65%和26%。在选取的起始脉冲时间段内,电缆感应过电压正、负峰值的绝对值同时增大或减小,具有一定的对应关系。钢带屏蔽层能够有效抑制控制电缆感应过电压400 kHz^1 MHz的频率分量,铜编织带屏蔽层对信号电缆感应过电压50 kHz以下频率分量的削弱效果明显。总体来看,铜编织带比钢带具有更好的屏蔽效果。

高空核爆电磁脉冲对便携式监护仪的辐射效应

高空核爆电磁脉冲(HEMP)对电子和电气设备构成严重威胁,但是目前针对军队急救医疗卫生装备的电磁脉冲(EMP)耦合效应及防护研究还比较薄弱。因此以某款当前军队医院所使用的便携式监护仪为研究对象,利用有界波电磁脉冲模拟器模拟产生HEMP进行辐射试验,评估HEMP对监护仪的辐射效应,在各种试验条件下测量干扰场强阈值,分析HEMP对监护仪的作用机理。试验表明:HEMP辐射场对监护仪的工作状态会造成严重干扰,上升时间短、持续时间短的电磁脉冲对设备的干扰能力更强。结合监护仪结构、辐射试验结果、HEMP对监护仪的作用机理可得出以下结论:①场线耦合是引入电磁脉冲干扰的主要途径,当导联线与入射电场方向平行时耦合效应增强,导联线的屏蔽层结构对屏蔽效能有显著的影响;②监护仪外壳的屏蔽效能较差,电磁脉冲可由显示屏和空隙直接渗透至监护仪内部形成干扰,加强导联线和外壳的屏蔽效能将有效提高监护仪抗HEMP的能力。

贯通导线对屏蔽机箱内电路HEMP耦合电流的影响

应用时域有限差分法 ,研究了屏蔽机箱上贯通导线对机箱内电路HEMP耦合电流的影响。研究表明 ,贯通导线通过与入射场及屏蔽机箱的散射场耦合 ,可使机箱内与贯通导线直接相连或不相连电路上的HEMP耦合电流显著增强。此研究对电台、微机等电子设备和系统的核电磁脉冲防护具有十分重要的意义。

控制系统中导线贯通屏蔽箱体对内部电路的影响

运用时域有限差分法分析了屏蔽箱体的开口结构、位置方向等对屏蔽性能的影响,以及有贯通导线存在时,干扰电磁场对箱体内部电路耦合电流的影响。研究结果表明:当开孔面积一定时,开孔形状为矩形时的箱体屏蔽性能比较差,而开孔为圆形和正方形时屏蔽效果基本一样并都优于矩形开口;有导线贯通箱体时,箱体内部电路的耦合电流显著增大,且导线越长耦合电流越大。通过采用屏蔽环来抑制干扰发现,增加环的厚度可以降低干扰,而改变环的外环尺寸对抑制干扰效果不明显。

UWB,HEMP作用下长线缆场线耦合效应比较研究

为详细研究UWB(超宽带)、HEMP(核电磁脉冲)作用下长线缆的场线耦合效应问题,并将二者进行比较,依据场线耦合效应计算的Agrawal、Vance模型,推导了能有效用于场线耦合效应编程计算的实用算式。在此基础上编写了Matlab计算程序,对UWB和HEMP作用下长线缆的场线耦合效应进行了计算、分析和比较,得出了两种强场作用下的效应规律。计算显示,UWB和HEMP都能在线缆上激励较高的电流脉冲,也能在线缆端部激励较强的干扰电压脉冲;在相近条件下,UWB激励的响应弱于HEMP;二者相比,其场线耦合效应既有相似之处,又有不同的特点。

重覆冰过山段线路耐雷水平计算与防雷措施分析

云南电网220kV福贡—兰坪输电线跨越碧罗雪山的线路段受高海拔重覆冰的地理气象条件限制,每年一到覆冰季节,线路不均匀脱冰时经常出现导线对避雷线放电引起跳闸中断供电,致使线路被强迫停运数月。塔顶架设双避雷线的防雷措施对线路的供电可靠性造成了极大的影响,为此根据雷电定位系统的监测该线路过雪山段不处于雷电活动频繁区的情况提出两种线路改造方案:在拆除双避雷线后,架设耦合地线或旁路屏蔽地线,旨在保证线路防雷性能的前提下减小不均匀脱冰带来的影响。构建在不同防雷措施下的本段线路仿真模型并进行雷击电磁暂态仿真计算,比较耐雷水平以验证所提方案的防雷效果。仿真结果表明,线路避雷线拆除后仅架设耦合地线或仅架设旁路屏蔽地线,雷击杆塔时线路耐雷水平都能满足电力行业标准的要求。该线路经防雷改造后已经过一雷电季节和覆冰季节的运行,实际运行结果表明以上防雷措施改造方案能在保证线路防雷性能的前提下有效减少线路的不均匀脱冰跳闸事故。

通信设备机箱强电磁脉冲耦合预测方法

核电磁脉冲可以从通信设备机箱孔缝、键盘、接头等开口进入机箱内部并对电子设备的正常工作时序产生影响,因此,在设备机箱设计中需要对强电磁脉冲辐射下机箱内部的强电磁脉冲环境进行预测。然而,由于通信设备机箱体积小,而强电磁脉冲的带宽过宽,常规的小探头难以对电磁脉冲波形进行测量。基于此,给出一种通信设备机箱强电磁脉冲耦合仿真新方法。首先,利用机箱频域屏蔽效能测试结果对通信机箱仿真模型的正确性进行验证;然后,利用上述仿真模型对强电磁脉冲的耦合特性进行仿真。研究表明,上述方法可以运用于小腔体强电磁脉冲耦合特征的预测。

屏蔽电缆转移阻抗的5平行线测试方法

摘要：为了研究屏蔽电缆的电磁脉冲耦合效应，提出了屏蔽电缆转移阻抗时域测试的一种新方法。建立了时域测量系统，该系统由高压脉冲源、5平行线测试装置、数字存储示波器以及同轴衰减器组成，通过时域测量获得了电缆的表面转移阻抗，并由测试结果直接获得SYV-50—5型同轴电缆的双指数波脉冲峰值屏蔽效能为74．8641dB。与3同轴法频域测试比较，2种测试方法在频率1～100MHz获得SYV-50—5型同轴电缆的转移阻抗曲线一致，验证了所提出方法准确性，且研制的可调间隙的5平行线测试装置不需要重复考虑外电路的匹配问题，简化了实验程序。最后通过参数化建模确定了测试系统的转移阻抗传递函数，便于该系统在时域分析计算中的应用。

电缆电磁脉冲屏蔽效能的辐射法测量

分析了电缆电磁脉冲屏蔽效能传统测量方法的局限,提出了辐射法测量电缆电磁脉冲屏蔽效能的试验方法。该方法根据互易性原理,将屏蔽效能定义中的电缆耦合场测量转变成电缆辐射场测量。通过电缆屏蔽前后辐射场的测量,得到电缆的电磁脉冲屏蔽效能。以SYV50-5同轴电缆为对象,采用辐射法研究了其对电磁脉冲的屏蔽效能,试验取得了较理想的效果。由于互易性原理对介质空间除了线性没有特别的要求,对于传统方法很难处理的多芯电缆、双屏蔽电缆、特种电缆等的屏蔽效能测量,辐射法测量同样有效。通过改变传感器的类型测量辐射磁场,还可以得到电缆对磁场的屏蔽效能。

复合材料雷体的UWB-EMP耦合效应研究

针对高功率微波(High power microwave,HPM)扫雷装置对现代地雷构成的严重威胁,为提高地雷抗电磁毁伤能力,将不锈钢纤维(Stainless steel fibers,SSF)作为聚酰胺树脂的导电填料,研究新型复合屏蔽材料地雷壳体。针对雷体结构和布设状态,采用时域有限差分(Finite difference time domain,FDTD)数值方法,分析该壳体的超宽带电磁脉冲(Ultra-wide band electromagnetic pulse,UWB-EMP)孔缝耦合规律。加工复合材料地雷壳体样品,内置电子引信并连接电引火头,在微波暗室进行峰值功率1 GW的UWB-EMP辐照下的效应实验,壳体放置天线前的距离大于0.5 m时,内部电子引信能正常工作。结果表明:该壳体能有效提高电子引信地雷抗强电磁毁伤等复杂战场电磁环境下的生存能力。

电磁脉冲对屏蔽双绞线耦合效应实验研究

从脉冲信号对屏蔽双绞线的容性耦合和感性耦合两个方面进行分析，采用实验脉冲信号发生器作为干扰源对基于非屏蔽双绞线和不同接地方式屏蔽双绞线的CAN总线通信系统进行实验．实验结果表明：非屏蔽双绞线和屏蔽层不接地屏蔽双绞线电磁脉冲耦合效果基本相同，屏蔽层双端接地可以抗脉冲信号的容性耦合和感性耦合．

弹体内置矩形腔屏蔽效能分析

为提高导弹强电磁脉冲防护能力,采用有限积分法对弹体内置矩形腔体的屏蔽效能进行了数值模拟。重点分析了双层嵌套腔体屏蔽效能与单层腔体屏蔽效能之间的关系,以及末制导雷达天线转动对壳体屏蔽效能的影响。结果表明:双层嵌套在L频段可提高屏蔽效能30 dB左右,但在S频段嵌套腔体与内层腔体的屏蔽效能相当;当外层腔体与内层腔体上孔缝共振频率相近时,嵌套腔体屏蔽效能会急剧恶化;天线转动对屏蔽效能的影响与入射波频段相关。该研究对提高导弹电磁防护能力具有指导意义。

双层金属腔体贯通导线HEMP耦合特性分析

电磁脉冲(EMP)对电子设备构成严重威胁,研究电子设备HEMP效应是电磁兼容与电子设备安全领域的迫切需求。多层金属腔体是电子设备较为常见的一种结构形式,以一种带贯通导线的双层金属腔体为研究对象,基于时域有限差分方法(FDTD)建立计算模型,分析计算了贯通导线在高空核爆电磁脉冲(HEMP)入射波作用下对腔体内电路的耦合效应。仿真结果表明,贯通导线能将入射脉冲能量耦合进腔体内部,使内电路负载产生感应电流,当入射电场与贯通导线平面相互平行时影响较大,但相互垂直时仍会耦合一部分能量。所得结论可为多层腔体的电磁防护设计提供依据。

孔缝对金属腔体强电磁脉冲耦合特性影响研究

核电磁脉冲和高功率微波等强电磁脉冲易造成电子设备功能失效甚至损毁,在实际工程实施中用金属腔体对电子设备进行屏蔽是常用的强电磁脉冲抑制手段。基于电磁仿真计算,对含矩形孔缝金属腔体的强电磁脉冲耦合特性进行了系统研究,阐述了孔缝宽长比、腔体尺寸等因素对多种不同类型强电磁脉冲(核电磁脉冲、宽带高功率微波、窄带高功率微波)作用下腔体内耦合场的影响;并以此为基础,重点分析了强电磁脉冲与含孔缝金属腔体之间的作用机制。研究结果表明:不同类型强电磁脉冲耦合信号差异明显,金属腔体对强电磁脉冲的响应是腔体谐振模式、孔缝谐振频率与强电磁脉冲共同作用的结果;当腔体谐振模式、孔缝谐振频率在强电磁脉冲的带内时,腔体内部的耦合场会出现增强效应;特别地,腔体与孔缝间的相互作用还可造成腔体与缝隙的谐振频率发生偏移。因此,在为电子设备设计金属屏蔽外壳时,应基于不同强电磁脉冲的频带范围,对腔体与孔缝的尺寸进行综合设计,抑制腔体、孔缝谐振及谐振频率偏移,提升其强电磁脉冲防护性能。

雷电电磁脉冲对便携计算机终端的损伤分析

目的使用电磁仿真软件XFDTD,研究雷电磁脉冲(LEMP)对便携计算机的电磁危害。方法给出腔体内部采样点处的电场时域波形图和截面的电场分布图,计算腔体内不同位置处的屏蔽效能和瞬时坡印廷矢量的大小,分析雷电电磁脉冲与腔体正面孔阵和侧面孔洞的耦合以及孔洞的互耦合。结果雷电电磁脉冲会与入射正面和侧面上的小孔发生不同程度的耦合。雷电电磁脉冲对腔体内部的电磁危害很小,电磁能量主要被限制在开孔附近,腔体中心处受到的影响最小。开孔面积越大,耦合进的电磁能量越多。相邻孔洞之间的互耦合效应使得腔体的屏蔽性变差。结论雷电电磁脉冲对便携计算机的危害一般很小。

基于FDTD的时域混合方法及其在天线前门耦合数值模拟中的应用

强电磁脉冲环境下的平台-机载天线一体化耦合计算属于典型多尺度时域电磁计算问题,采用传统的FDTD方法数值模拟时,由于精细结构的存在导致网格量巨大,计算效率低下。介绍了一种将非均匀FDTD方法与细导线FDTD方法以及多网格集总元件FDTD方法相结合的时域混合方法,能够有效降低计算开销,结合并行计算技术,快速计算得到天线端口上耦合产生的瞬态电压和电流响应,并将该方法成功应用于无人机平台-天线一体化前门耦合数值模拟中。

电磁脉冲武器对飞机的影响及防护

介绍了电磁脉冲武器的工作原理和特点。分析电磁脉冲武器的作战效能以及对飞机的电磁效应。研究了电磁脉冲的防护措施,并在最后谈及飞机电磁脉冲防护的重要性。

用频设备内部线缆辐照响应特性研究

在用频设备内部大量存在着连接各子系统及外部系统的线缆。在外部电磁干扰环境中,其电磁能量可能穿透设备壳体耦合到设备内部,从而在设备内部的连接线缆上产生耦合电压致使设备工作性能受损。针对这一问题,文中结合时域有限差分法仿真计算,对机箱外壳及内部环境简要建模后,在箱体中设置单线、双绞线以及同轴线,并在机箱外部设置强电磁脉冲以研究机箱在强辐射干扰下线缆的耦合特性。结果表明,双绞线的耦合电压相对较大,单线次之,两者峰值较为接近。同轴线由于存在屏蔽层,其耦合电压远小于双绞线和单线。