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。     

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)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。     

双层金属腔体HEMP平面波孔缝耦合特性分析

高空核爆电磁脉冲（HEMP）对电子/电气设备构成严重威胁,是电磁兼容与电子/电气 设备安全领域的重要研究内容。基于时域有限差分法（FDTD）的总场-散射场体系建立仿真 空间,推导了连接边界的一维平面波引入方法,选择双层金属腔体为研究对象,仿真分析了 腔体在HEMP平面波作用下透过孔缝在各采样点的响应过程。仿真结果显示,各采样点都出现 了明显的振荡波形,其中外金属腔体孔缝中心比内金属腔体内部中心点耦合电场的峰值大; 相同面积下,正方形孔、矩形孔的耦合电场比圆孔的耦合电场小;内部腔体与外部腔体 在孔缝一侧距离的大小也会对耦合结果产生影响,间距越大,内部耦合电场的衰减越多。所 得结论 有利于指导双层金属腔体的电磁防护设计。     

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.     

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.     

NU—FDTD在腔体孔缝电磁耦合分析中的应用

由电磁学的基本规律麦克斯韦方程差分形式即时域有限差分（Finite Different Time Domain,FDTD）导出不均匀网格的FDTD差分形式,即不均匀网格的时域有限差分法（Non Uniform Grid Finite Different Time Domain,NU—FDTD）,并提出了在腔体孔缝电磁耦合分析中采用NU—FDTD时,网格和时间步长划分的原则是：导体边界采用局部均匀细网格法,其它空间采用渐变不均匀法。实验结果表明,这种方法不仅节省计算时间,而且精度高。     

窄缝耦合共振特性分析

应用时域有限差分法模拟了正弦波和电磁脉冲对窄缝的耦合过程，计算了直缝和扭曲缝的耦合穿透功率和能量，通过分析窄缝的耦合传输系数变化曲线，得出窄缝发生耦合共振的条件和规律。并通过直缝与扭曲缝耦合情况的比较，表明了扭曲缝具有较好的电磁防护能力。     

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.     

强电磁脉冲的孔缝耦合特性及计算机设备的防护

本文对强电磁脉冲的孔缝耦合特性进行了研究,给出了计算机系统对强电磁脉冲的防护技术和措施,提出了模块化封装的综合防护途径。     

不同极化方向电磁脉冲作用于计算机机箱的效应分析

利用时域有限差分法(FDTD)分析了电磁脉冲对计算机机箱的耦合规律。讨论了不同极化方向的线极化电磁脉冲在正向时对计算机机箱的耦合规律和上方斜入射时对计算机机箱的耦合规律。研究表明:耦入计算机机箱的功率密度主要来自于机箱正面的窄缝;上方斜入射较正面入射时,耦入波向机箱下部传播,使得机箱中部功率增大;对于耦合进机箱的功率密度,垂直极化比平行极化入射时大得多。     

带负载导线的电磁脉冲响应数值方法研究

现有的细导线算法[1,2,3]只能处理导线两端开路情形,在其基础上提出了一种修正的方法,该方法可以用来计算细导线两端带有负载时电磁脉冲对导线的响应,负载包括电容和电感.在该方法中,导线被分成理想导线、负载和地三个部分,分别用不同的偏微分方程描述,并得到可直接进行计算的差分方程.使用该方法给出了一计算实例,并对计算的结果进行了分析.     

等离子体在强电磁脉冲防护中的应用

为了提高屏蔽腔对强电磁脉冲的屏蔽效能,分析了在屏蔽腔中引入等离子体的理论基础,建立了一种加载等离子体的双层屏蔽腔模型,采用时域有限差分法计算了强电磁脉冲耦合进入双层屏蔽腔的耦合系数。计算结果表明:加载等离子体的双层屏蔽腔可使强电磁脉冲耦合进入腔体的能量大大降低,在2～14GHz内耦合系数降低了近30dB,即使屏蔽效能也提高了近30dB,为新的屏蔽腔设计提供了重要的理论依据。     

NUMERICAL STUDIES ON RESONANT AND ENHANCEMENT EFFECTS FOR COUPLING OF MICROWAVE PULSES INTO NARROW SLOTS

In this paper, modifications to the finite-difference time-domain(FD-TD) method for modeling microwave pulse coupling into a slot, which is much narrower than one conventional FD-TD cell, are discussed. The coupling process of microwave pulse into a slot is studied by using the modified FD-TD method, and the dependence of microwave coupling on slot sizes, the carrier frequencies and the polarization directions of the incident waves is analysed. Resonant and enhancement effects which occur in this process are observed. The condition at which the resonant effect takes place is also presented.     

钢筋网及钢筋混凝土电磁脉冲屏蔽效能研究

采用ＦＤＴＤ法和ＭＰＭＬ吸收处界条件,对无限大钢筋网、钢筋混凝土层和素混送终凝土层的电磁脉冲屏蔽效能进行了时域全波分析。得出了典型结构尺寸钢筋网的电磁脉冲屏蔽效能及其随测点位置变化的规律,并对混凝土层的屏蔽效能以及钢筋交叉点焊接与否对钢筋网电磁脉冲屏蔽效能的影响进行了讨论。通过不同规格钢筋网屏蔽室模型和钢筋混凝土屏蔽室模型的电磁脉冲模拟试验,研究了钢筋粗细、间隔、钢筋交叉点焊接还是绑扎,有否浇筑混     

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。     

大地对电磁脉中感应的电缆电流影响的数值计算

与电子系统相连的电缆被电磁脉冲感应形成的脉冲电流,构成了对电子系统的严重威胁。该文用时域有限差分法计算了大地电参数对感应电流的影响。计算获得了电缆上皮电流与电缆距地高度的关系,并与自由空间的结果进行了比较。     

ESD EMP对某雷达接口电路的辐照效应实验

静电放电产生的电磁脉冲(ESD EMP)具有上升沿陡、频带宽和峰值大等特点，它对武器装备的电子系统具有很强的干扰和破坏作用。为研究ESD EMP对武器装备电子系统的影响，以某雷达接口板为实验对象，进行了ESD EMP辐照效应实验。实验表明，该接口板在ESD EMP作用下，会出现通讯出错和控制状态改变等现象。在实验基础上，分析了各种效应产生的原因。