【摘要】：多導(dǎo)體傳輸線作為傳播能量與信號的主要通道,廣泛應(yīng)用于電氣、電子與信息工程等相關(guān)領(lǐng)域。然而,隨著現(xiàn)代電氣、電子設(shè)備的高度集成化以及系統(tǒng)對海量數(shù)據(jù)信號傳輸需求的增加,電纜線束越來越密集,導(dǎo)致有限的空間內(nèi)電磁環(huán)境相對復(fù)雜。復(fù)雜的電磁環(huán)境作為激勵源干擾傳輸線,會引起傳輸信號的衰減與延遲,破壞信號完整性,導(dǎo)致傳輸性能大大降低。特別在航空航天領(lǐng)域,嚴重時甚至?xí)茐哪承┚艿碾娮酉到y(tǒng)與設(shè)備,所以提升傳輸線抗干擾能力的重要性日益突出。針對上述問題,本文(1)分析了多導(dǎo)體傳輸線(MTLs)易受電磁干擾的原因,基于傳輸線微單元等效模型,給出傳輸線電磁參數(shù)的形式。提出了采用基于矩量法(MOM)的自適應(yīng)交叉近似算法(ACA)提取均勻分布電磁參數(shù)矩陣,并對該算法的可行性與準(zhǔn)確性進行驗證。(2)基于多導(dǎo)體傳輸線理論,建立入射波激勵平行多導(dǎo)體傳輸線的理論模型,分析外部入射時變電磁場的激勵過程,根據(jù)麥克斯韋方程與模型邊界條件,導(dǎo)出外施激勵總場下傳輸線的終端電壓方程。(3)導(dǎo)出平面波總場下的電場方程,利用FEKO軟件建模,在模擬的平面波激勵環(huán)境下,研究了不同線纜結(jié)構(gòu)、線纜長度、距地高度與入射波極化角度下傳輸線的端口負載響應(yīng)特性。導(dǎo)出負載上的感應(yīng)電壓與感應(yīng)電流波形,將仿真結(jié)果進行分析,提出一種有效抑制平面波噪聲干擾的線纜敷設(shè)方式。(4)利用CST軟件分析高頻電磁脈沖(雷電)作為激勵源對傳輸線的響應(yīng)情況,研究不同線纜類型、負載阻抗與激勵源入射角度下傳輸線端口負載響應(yīng)特性。分析仿真結(jié)果,通過合理選擇線纜類型和調(diào)整組裝電纜線的布局,減少雷電電磁脈沖的干擾,提高線纜傳輸性能。(5)分析了在雷電電磁脈沖(LEMP)輻照下某型無人機機體的電場分布、磁場分布與表面電流。建立內(nèi)部自帶簡化線纜的機艙模型,將LEMP作為模擬激勵源,求解機艙內(nèi)線纜的感應(yīng)電壓與電流。根據(jù)仿真結(jié)果,在無人機雷電防護設(shè)計初期,通過合理改善線纜布線方式,減少雷電電磁環(huán)境下無人機內(nèi)部線纜的間接效應(yīng),提高無人機運行的安全可靠性。
【圖文】：

行其功能時所產(chǎn)生的多余的電磁干擾（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，邋ＥＭＩ）噪聲和電子系逡逑統(tǒng)或設(shè)備在工作時３、受其內(nèi)部與周圍電磁環(huán)境干擾的電磁抗干擾（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ逡逑ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ，邋ＥＭＳ）。如圖１．１所ｔｔｃ，產(chǎn)生電磁能量的噪聲干擾源、電磁能量的傳輸路逡逑徑以及接收電磁能量的被千擾設(shè)備三者構(gòu)成了產(chǎn)生ＥＭＩ噪聲的三要素［６－７］。干擾源作逡逑為ＥＭＩ噪聲發(fā)射器發(fā)出噪聲，一般有自然干擾源與人為干擾源兩種。傳輸路徑作為逡逑ＥＭＩ噪聲的傳輸媒介傳遞噪聲，一般傳輸方式包括傳導(dǎo)線纜、空間輻射等。通過傳導(dǎo)逡逑線纜傳輸ＥＭＩ的方式稱為傳導(dǎo)千擾耦合，通過空間輻射傳遞ＥＭＩ的方式稱為輻射干逡逑擾耦合。由于電磁頻率存在差異，故低頻和高頻傳輸耦合的方式也有區(qū)別。用于接收逡逑噪聲的被干擾設(shè)備一般采用易受ＥＭＩ噪聲干擾出現(xiàn)異常情況的敏感性較高的電子系逡逑統(tǒng)或設(shè)備。逡逑ｔ邐ｙ邐ｔ邋邐逡逑圖１．１邋ＥＭＩ三要素逡逑１逡逑

引起系統(tǒng)與設(shè)備的穩(wěn)定性失衡，，當(dāng)感應(yīng)電流超過一定的閾值時甚至?xí)䥽乐負p壞設(shè)備內(nèi)逡逑部的元器件，造成重大的經(jīng)濟損失。逡逑一般航空飛行器機艙內(nèi)部線纜分布情況如圖１．２所示，即使航空器有嚴格的布線逡逑規(guī)范，但考慮到無人機機身尺寸、重量以及動力性能等相關(guān)問題，通常傳輸電能的電逡逑源線與傳輸信號的數(shù)據(jù)線纜不可避免地封裝在同一裝置內(nèi)，不同類型的線纜縱橫交逡逑錯。有限長的線纜有發(fā)射與接收電磁能量的作用，臨近的線纜導(dǎo)體之間相互耦合，產(chǎn)逡逑生線纜串?dāng)_現(xiàn)象，機艙內(nèi)的其他高頻電子設(shè)備亦作為激勵源對ＭＴＬｓ產(chǎn)生輻射干擾。逡逑不同類型的ＭＴＬ，其接收與抵御電磁干擾的能力不同，而不同類型的激勵源、時變逡逑電磁場干擾的入射方向、極化角度、頻率以及線纜的結(jié)構(gòu)、距地高度、匹配阻抗等因逡逑素的變化導(dǎo)致了傳輸線ＥＭＩ干擾機理十分復(fù)雜。逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM75

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本文編號：2608556