基于时域有限差分网格生成改进算法的混响室简便计算方法

为解决时域有限差分(FDTD)方法中零厚度平面的剖分问题,实现对有损混响室的快速简便数值计算,提出了一种基于三角面元的FDTD网格剖分改进算法,并将混响室的缝隙泄露、趋肤效应等导致的损耗等效为混响室内空间介质损耗,将混响室内搅拌器与腔体壁均等价为无厚度的理想电导体,结合FDTD网格剖分算法建立有损混响室简便模型,采用三维旋转矩阵实现搅拌器的步进。从混响室的储能和统计均匀特性着手,对仿真和实测得到的归一化场强和品质因数进行对比,并采用Kolmogorov-Smirnov(KS)检验的方法考察仿真结果、实测结果与其相应的理论值的归一化电场强度累积分布函数(CDF)曲线拟合度,检验结果均接受了原假设,且大部分P值均高于0.5,验证了所建简化混响室模型的正确性。     

振动型本征混响室场均匀性仿真分析

为比较分析振动本征混响室与机械搅拌混响室的场均匀性性能,针对振动型本征混响室(VIRC)腔壁不断振动的特点,提出了一种振动型本征混响室的场均匀性建模与仿真方法。将腔壁振动等效为多个细小腔壁在振动方向上随机振动,并将一个腔壁振动的混响室离散化为多个固定外形的混响室,则计算全部固定外形混响室中工作区域的电场即可获得振动型本征混响室的场均匀性。由此建立了振动型本征混响室的矩量法数值模型,进行低频段(200~400 MHz)的场均匀性仿真,并采用电场分量柱状图与Rayleigh分布概率密度曲线一致性比较的方法论证了建模与仿真的有效性。然后在200~400 MHz范围内将振动型本征混响室与同体积同外形的机械搅拌混响室进行场均匀性仿真对比,发现前者比后者的场均匀性标准偏差低0.5 dB以上,从而证明了在同体积同外形腔室结构条件下,振动型本征混响室较机械搅拌混响室能更有效的改善混响室的低频段性能。     

加载物吸收截面和材料介电常数对混响室品质因子的影响

为实现混响室(RC)品质因子Q的科学评估、研究混响室腔体加载物对Q的影响,分析了腔室内能量的耗散途径。将加载物等效为一系列能够吸收反射电磁能量的球形介质,通过计算介质球吸收截面,给出了Q的表达式,并建立混响室模型对Q进行数值计算。研究了Q与加载物材料、尺寸的关系。结果表明,当频率1.2 GHz时,Q的计算结果与实际测量结果相符;Q与加载物吸收截面成反比,与加载物介电常数及入射电磁波频率成正比。     

发电机转子高频段混响室场均匀性仿真

本文介绍了发电机转子高频段混响室场均匀性校准内容,利用仿真软件对实验环境进行建模,在1.1GHz频率下进行场均匀性校准仿真.通过仿真区域中9个位置的电场强度值计算得到场均匀性偏差.根据获得的仿真结果,在相应频段混响室的场均匀性符合RTCA/DO—160G标准中的相关规定.     

基于平面波叠加的混响室场环境模拟与测试仿真

针对电磁混响室难以仿真的问题,分析了平面波叠加模拟混响室场分布的合理性,根据理想混响室特征给出了叠加平面波的幅值、极化角度等参数设置的细节信息。在此基础上,利用Matlab调用FEKO的混合编程方法进行了场环境模拟,检验结果表明,叠加场环境特性与混响室场分布特性保持了一致。利用该方法,对某开缝矩形腔体的屏蔽效能进行了仿真测试,并取得了与实测数据相符的结果,其屏蔽效能约为15 d B。该方法有效避免了对混响室的精确建模,大大降低了混响室条件下相关测试仿真的难度与计算量,同时为深入分析混响室场环境特性提供了一条捷径。     

固定散射体对提高源搅拌混响室性能的研究

为提高源搅拌混响室的性能,对固定散射体提高源搅拌混响室场均匀性的情况进行了研究。首先根据谐振和模式搅拌理论对固定散射体的作用进行了理论分析,然后通过实测结果对基于复杂结构电磁场全波计算软件(FEKO)的仿真方法有效性进行了验证,最后对3种相同尺寸、不同类型混响室(传统的机械搅拌混响室、源搅拌混响室、加入固定散射体的源搅拌混响室)的场均匀性进行了仿真。结果表明:除个别频点外,混响室在单独源搅拌方式下的场均匀性要低于机械搅拌的,而在源搅拌混响室中加入3组固定散射体(搅拌器)后,其场均匀性指标普遍改善,性能与机械搅拌基本相当。由此可见,作为提高混响室性能的一种手段,固定散射体的加入能够改善源搅拌混响室的场均匀性,而在此基础上的复合搅拌方式则有可能产生性能更好的混响室方案。     

微波脉冲与带缝嵌套腔体耦合的研究

为了解带缝腔体内耦合场分布特性,利用时域有限差分方法对微波脉冲与带缝嵌套矩形腔体系统(系统1)和带缝嵌套圆柱形腔体系统(系统2)的耦合过程进行了数值计算。计算表明两系统的外、内孔缝附近均存在场增强现象;两系统耦合过程存在相同的外孔缝耦合主脉冲、外孔缝场增强因子和脉宽展开现象,其内部腔体(Q2)中心点耦合场强峰值接近相等。相比各自的外部腔体(Q1)以及相同入射脉冲下的孔缝、同体积单层腔体内的耦合场强,两嵌套腔体的Q2内耦合场要弱。对两个系统的共振峰、共振频率点以及最大耦合函数曲线的研究结果表明,系统2在耦合过程中的腔体调制现象更明显,且在两种系统中,内孔缝使Q2内耦合波基于Q1内耦合波平均衰减约10 dB。     

传输线馈电的混响室时域仿真与实验验证

归一化场强是对混响室仿真结果进行实验验证的重要参量,而品质因数是表征混响室性能的关键指标。为了简化归一化场强的计算并实现对品质因数的合理评估,给出了适用于一般线天线端口的传输线式馈电模型,通过参数的对比验证了该馈电模型的正确性,并从混响室储能平衡角度,推导出品质因数关于归一化场强的关系式。采用该馈电模型,应用时域有限差分算法对实际混响室进行了数值仿真,并对几个代表性频点做了实验验证。结果表明:应用该馈电模型并将空气区域电导率设置为20μS/m,得到的归一化场强平均值逼近于实测结果,而品质因数随频率升高呈振荡上升的趋势。这为混响室的优化设计和品质因数的数值评估提供了新思路。     

材料磁导率对混响室场性能影响的仿真分析

为了在混响室的设计过程中合理地选择材料,以达到优化混响室场性能的目的,采用基于矩量法的电磁仿真软件FEKO分别对使用3种不同磁导率材料混响室的电磁场进行了仿真计算,从场强大小和场均匀性两个方面研究了材料磁导率对混响室场性能的影响。仿真结果表明:材料的磁导率越大,混响室内电场强度的各分量最大值和场强平均值越小,并且材料磁导率的变化不改变混响室内电场的分布情况。从场均匀性方面来看,对于3种不同磁导率材料的混响室,在80和150MHz频点处,其场均匀性均满足标准IEC61000-4-21的要求。     

混响室测试区场均匀性分布规律仿真分析

为了研究混响室工作区(或称测试区)场均匀性分布规律,用电磁仿真软件FEKO建立了混响室的物理模型。采用矩量法结合物理光学法,计算混响室测试区24个位置的电场强度,比较得出的3个大小不同测试区电场的标准偏差,发现工作区域2的标准偏差小于工作区域1的标准偏差,而工作区域3的标准偏差小于工作区域2的标准偏差,这说明电场的均匀性随测试区体积的减小而提高,越靠近工作区的中央电场均匀性越好,用于进行电磁兼容测试的待测物最好放在工作区的中央位置。