快上升前沿电磁脉冲的孔缝耦合效应数值研究

本文利用时域有限差分（ＦＤ－ＴＤ）法研究快上升前沿电磁脉冲（ＦＲＥＭＰ）对目标腔体的孔缝耦合效应。并将计算结果与核电磁脉冲（ＮＥＭＰ）的耦合结果进行比对。研究表明：对于较小尺寸的目标腔体,在孔缝尺寸也较小的情况下,ＦＲＥＭＰ相对于ＮＥＭＰ更容易耦合进入目标腔体,且更容易引起孔腔谐振。     

电磁脉冲对目标腔体的孔缝耦合效应数值研究

利用时域有限差分（ＦＤ－ＴＤ）方法研究了超宽带电磁脉冲（ＵＷＢ）,快上升前沿电磁脉冲（ＦＲＥＭＰ）,核电磁脉冲（ＮＥＭＰ）对目标腔体的孔缝耦合效应。研究表明：对于较小尺寸的目标腔体,在孔缝尺寸也较小的情况下,ＦＲＥＭＰ和ＵＷＢ相对于ＮＥＭＰ更容易通过腔体上的孔缝耦合进入目标腔体,而且更容易引起孔腔共振。     

电磁脉冲对带孔缝腔体的耦合特性

利用时域有限差分方法(FDTD)研究了电磁脉冲对带孔缝导体腔的耦合特性。为减少存储空间而采用非均匀网格法,分别对腔体上开有不同形状(正方形、长方形)和不同数目孔缝时的耦合效应进行分析。结果表明,在孔洞面积相同的情况下,电磁脉冲对正方形孔洞的耦合能量较小;而对长方形,当脉冲的极化方向与孔洞短边平行时,耦合能量最大;此外,把单个孔洞分成总面积不变的多孔洞后,耦合能量减小;同时,在保持通风面积不变的情况下,将原本开在一层屏蔽板上的孔缝交错地开在两层板上,能够明显改善屏蔽效果。     

基于FDTD的环形孔缝电磁耦合规律研究

为提高电子设备及系统在复杂电磁环境下工作的稳定性,应用时域有限差分方法对不同脉宽电磁脉冲通过带有不同形状（方形环,圆环,矩形环）环形孔缝屏蔽腔体的耦合规律进行了分析.研究结果表明：电磁脉冲通过环形孔缝耦合现象明显,其通过圆环的耦合能量最小;对于矩形环,当入射波极化方向与环形孔缝的短边平行时,若矩形环孔缝纵横比越大,则耦合能量也越大,当极化方向与短边垂直时,则纵横比越大,耦合能量越小;入射电磁脉冲脉宽越短,电磁脉冲越容易耦合进入环形孔缝;腔体壁的反射及谐振会增强耦合效应.     

地闪电磁脉冲对近地电缆外导体的耦合研究

采用时域有限差分法计算得出地闪回击电流近场在地面附近的分布,将场值代入离散化后的传输线方程后,计算了近地电缆外导体上的感应电流,分析了大地电参数、导线架高、长度以及与雷击通道距离等因素对感应电流的影响.计算结果显示,距雷击通道200m以内的近场对敏感设备及系统构成的威胁最为严重,应作为地闪电磁脉冲环境预测研究的重点.     

核电磁脉冲与开孔金属腔体耦合特性研究

利用基于时域有限差分法(FDTD)的电磁仿真软件XFDTD,研究了核电磁脉冲与开孔腔体的耦合规律。分析了不同极化方向的核电磁脉冲入射时,矩形孔洞长宽比对耦合特性的影响;讨论了核电磁脉冲照射下,腔体谐振和孔缝与腔体的耦合谐振现象;给出了腔体内部电场分布的截面图,讨论了核电磁脉冲入射时腔体内外电场的空间分布情况。研究结果表明:当核电磁脉冲的极化方向与开孔矩形短边平行时,耦合的电场强度比正方形开孔时的要大,且长宽比越大,耦合的电场强度越大;当核电磁脉冲的极化方向与开孔矩形长边平行时,耦合的电场强度比正方形开孔时的小,且长宽比越大,耦合的电场强度越小。极化方向与矩形开孔短边平行时,腔体内产生了腔体谐振和孔缝与腔体的耦合谐振,开孔尺寸的变化会引起谐振频率的偏移;极化方向平行于长边时无明显电磁谐振发生。核电磁脉冲对屏蔽体内的影响主要局限于开孔附近。     

双脚线电火工品核电磁脉冲耦合效应研究

以双脚线电火工品为研究对象,结合实际装备的双脚线可能呈现一定夹角的情况,建立了双脚线耦合天线模型,通过理论分析和数值仿真获得了不同夹角情况下天线方向图、反射系数、增益的变化对于耦合电流及耦合能量的影响规律,并通过实验进行了对照验证.研究表明,双脚线电火工品的引线夹角在60°以上时,耦合电流及能量随着角度增加而快速上升;双脚夹角到90°时,耦合能量已经数十μJ;夹角为180°时,耦合能量达到峰值.     

微波脉冲孔缝线性耦合的数值与实验研究

本文讨论了微波脉冲与孔缝耦合在电磁兼容研究中的重要性,并用实验方法和数值模拟方法研究了微波脉冲与腔体上孔缝的线性耦合过程,给出了部分数值模拟结果和初步的实验结果.分析了耦合对入射波载频、入射场偏振方向和孔缝尺寸的依赖关系,得出了微波脉冲与孔缝耦合的共振效应和增强效应等规律,同时也给出了共振发生的条件.     

电磁脉冲与微带线耦合效应的数值模拟

为了提高电子系统抗强电磁脉冲毁伤能力,采用时域有限差分法与SPICE相结合的混合场路方法,研究了电磁脉冲和微带线的耦合机理.研究表明:由于场结构的复杂性,微带线与电磁脉冲耦合随频率不同表现出不同的耦合方式,一是微带线导体带表面波耦合,极化方向为导体带长边方向;二是微带线导体带与接地板间所形成的缝隙耦合,极化方向为垂直微带线的长边方向.两种耦合方式下传递函数的影响因素截然不同.所得结论对提高电子系统抗强电磁脉冲打击能力具有重要意义.     

电磁脉冲对电缆耦合问题的理论研究

为克服传输线方程求解电磁脉冲电缆耦合问题的不足,提出了有限差分求解电场积分方程的方法,解决了架空电缆电磁脉冲耦合效应的数值模拟难题;引入了基于细线散射的时域有限差分法,解决了地面铺设电缆电磁脉冲耦合效应的数值模拟难题。利用时域电场积分方程方法研究了长度、线径等电缆参数变化及脉宽、极化方向等馈源参数变化对其电磁脉冲耦合效应的影响。给出了电缆耦合电流的波形特征、沿线分布规律。研究表明:在电磁脉冲作用下,自由放置的电缆,其感应皮电流为衰减振铃波形;电流最大值出现在电缆的中心处;随着电缆长度的增加,电缆上的感应皮电流非线性变大;电缆线径的增加、脉冲宽度的改变对其耦合电流峰值影响较小;电场的极化方向对电缆感应皮电流的影响较大。     

微波脉冲与带缝非金属腔耦合的数值模拟研究

应用时域有限差分法(FDTD)模拟计算了微波脉冲与带缝非金属腔体的线性耦合过程.在正弦波凋制的高斯脉冲源激励下,分析了耦合场在腔体内的分布情况,总结了相对介电常数、腔壁厚度、孔缝尺寸等因数对耦合特性影响的基本规律.结果表明:在入射电场方向腔体中心轴线上的耦合场基本保持不变,垂直于入射电场截面上耦合场关于截画中心点呈对称分布;耦合进腔体的能量随厚度的增加和介电常数的增大而减小,但介电常数的影响更加明显,且随孔缝面积的增大而增大,面积一定时,随纵横比的增大而增大;孔缝中心处的电场耦合系数峰值随介电常数的增大呈近似线性下降,而腔体中心处呈振荡减小,在相对介电常数为6左右电场时域峰值达到最大;腔体内耦合磁场的变化规律与电场的类似.     

长波量子阱红外光电探测器金属光栅耦合的研究——基于金属表面等离子效应

采用时域有限差分法研究了二维金属光栅量子阱红外探测器的电磁场分布,研究表明充分利用金属表面等离子效应可显著提高量子阱红外探测器光耦合效率.研究还表明,对于8μm长波量子阱红外探测器,金属光栅结构选取圆孔直径与光栅周期比为0.8 ～0.9是最有益的,此时可获得最大的光耦合效率.