【摘要】：隨著電磁環(huán)境的日益復(fù)雜,高功率微波(High Power Microwave,HPM)作為電磁干擾源已廣泛存在于實(shí)際工程當(dāng)中。為了給電子設(shè)備提供良好的電磁環(huán)境,電子設(shè)備外部通常加裝有金屬屏蔽腔體,以減少外部電磁波對(duì)電子設(shè)備的電磁干擾。為了方便走線、保持通風(fēng)散熱及節(jié)約材料,金屬屏蔽腔體上通常開有孔縫。由于高功率微波具有功率高、頻率高的特點(diǎn),因此高功率微波極易透過(guò)孔縫,以“后門耦合”的方式進(jìn)入到腔體內(nèi)部,對(duì)里面電子設(shè)備的工作安全性和穩(wěn)定性造成影響。近年來(lái)由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展,電子設(shè)備的集成度越來(lái)越高、功能越來(lái)越復(fù)雜,對(duì)高功率微波的敏感度也越來(lái)越低,因此在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)金屬屏蔽腔體的電磁耦合效應(yīng)進(jìn)行研究具有重要意義。在實(shí)際應(yīng)用中金屬屏蔽腔體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,且對(duì)于高頻電磁波屬于電大尺寸,可視為波混沌有損的復(fù)雜腔體,因此本文將采用隨機(jī)耦合模型(Random Coupling Model,RCM)對(duì)腔體的電磁耦合效應(yīng)進(jìn)行研究。首先,提出了一種級(jí)聯(lián)的雙腔體模型,將隨機(jī)耦合模型與網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)理論相結(jié)合,推導(dǎo)了雙腔體內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)處感應(yīng)電壓的計(jì)算方法,并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,畫出了由該方法得到的目標(biāo)點(diǎn)處感應(yīng)電壓概率密度函數(shù)(Probability Density Function,PDF)與由其它方法得到的感應(yīng)電壓概率密度函數(shù)的對(duì)比圖,證明了該方法的有效性。接著,利用隨機(jī)耦合模型對(duì)復(fù)雜單腔體內(nèi)電子電路的損傷概率進(jìn)行了分析和預(yù)測(cè),通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了平面波作用下隨機(jī)耦合模型在復(fù)雜單腔體內(nèi)電子電路損傷概率分析和預(yù)測(cè)中的適用性,并得出了平面波功率和高斯脈沖參數(shù)對(duì)電子電路損傷概率的影響;最后,提出了以變電站保護(hù)小間為物理原型的混響室模型,利用電磁仿真軟件對(duì)所需要的物理量進(jìn)行仿真,再利用隨機(jī)耦合模型計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)處感應(yīng)電壓,將其概率密度函數(shù)與仿真得到的感應(yīng)電壓概率密度函數(shù)進(jìn)行對(duì)比,證明了隨機(jī)耦合模型在變電站保護(hù)小間電磁耦合效應(yīng)評(píng)估中的有效性。本文的結(jié)論可為大規(guī)模不規(guī)則電子系統(tǒng)中電磁兼容、電磁效應(yīng)評(píng)估、電磁防護(hù)及電磁加固等工作提供指導(dǎo)。
【圖文】：

雜的不規(guī)則腔體內(nèi)的電磁波射線軌跡與時(shí)間成指數(shù)關(guān)系，是“混沌”的，這種腔體被逡逑稱為波混沌腔體。常見的波混沌腔體模型有席奈臺(tái)球模型、蝴蝶結(jié)模型、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)臺(tái)逡逑球模型等，具體形狀如圖２－１所示所示。在實(shí)際工程中，將系統(tǒng)具有邊界敏感性的逡逑狀態(tài)稱為混沌狀態(tài)，即當(dāng)腔體內(nèi)部出現(xiàn)不規(guī)則邊界時(shí)就可以產(chǎn)生波混沌現(xiàn)象，因此逡逑實(shí)際工程中所使用的腔體內(nèi)部很容易產(chǎn)生波混沌現(xiàn)象。逡逑00邋ｎ逡逑（ａ）席奈臺(tái)球模型邐（ｂ）蝴蝶結(jié)模型邐（ｃ）運(yùn)動(dòng)場(chǎng)臺(tái)球模型逡逑圖２－１常見的波混沌腔體逡逑腔體是否處于波混沌狀態(tài)可用Ｄｙｓｏｎ圓系綜來(lái)證明，該理論通過(guò)驗(yàn)證腔體歸一逡逑化散射矩陣的本征值和本征相位是否具有獨(dú)立統(tǒng)計(jì)性，且本征相位是否在（－７１，７１）范逡逑圍內(nèi)圍繞１／２；！均勻分布，來(lái)判斷腔體是否滿足波混沌散射的條件。具體應(yīng)用將在第逡逑３章、第４章和第５章中詳細(xì)說(shuō)明。逡逑２．２．２腔體損耗因子的確定逡逑隨機(jī)耦合模型適用于單端口或多端口的２－Ｄ或３－Ｄ腔體模型，其中腔體的損耗逡逑因子《在隨機(jī)耦合模型的應(yīng)用中起著重要的作用。腔體損耗因子《的求解方式有很逡逑多種，依據(jù)腔體內(nèi)是否出現(xiàn)重疊共振現(xiàn)象可以分為兩類：出現(xiàn)重疊共振系統(tǒng)ａ的求逡逑解和未出現(xiàn)重疊共振系統(tǒng)《的求解。逡逑未出現(xiàn)重疊共振系統(tǒng)ｃｒ的求解比較簡(jiǎn)單，但在實(shí)際工程較少出現(xiàn)。很多文獻(xiàn)都逡逑給出了邋２－Ｄ或３－Ｄ腔體模型損耗因子ａ的確定方法

此處的腔體歸一化阻抗矩陣由實(shí)驗(yàn)或仿真得到的腔體散射參數(shù)和輻射散射參數(shù)逡逑獲得，具體求解方法將在第３章、第４章和第５章中詳細(xì)介紹。逡逑本文采用對(duì)比法計(jì)算腔體的損耗因子《，流程圖如圖２－２所示。利用隨機(jī)矩陣逡逑蒙特卡羅法產(chǎn)生大量不同損耗因子《下的腔體歸一化阻抗矩陣，，將其任意一個(gè)特征逡逑值的實(shí)部和虛部分別與由腔體散射參數(shù)和輻射散射參數(shù)計(jì)算得到的腔體歸一化阻逡逑抗矩陣的任意一個(gè)特征值的實(shí)部和虛部作對(duì)比，取誤差最小的損耗因子ａ作為腔體逡逑的損耗因子。隨機(jī)矩陣蒙特卡羅法模擬產(chǎn)生大量歸一化阻抗矩陣的方法將在２．２．３逡逑節(jié)介紹。逡逑Ｖ逡逑獲取實(shí)驗(yàn)逡逑■＂數(shù)據(jù)逡逑Ｉ逡逑ｖ邐？特長(zhǎng)羅法逡逑Ｊ邐產(chǎn)＇ｋ的數(shù)據(jù)逡逑邐邐邋｜勺丈驗(yàn)數(shù)據(jù)ｘｊＴＥ￣逡逑ｒ￣邋￣Ｌｎ邐！：邐邋？邐＇邋Ｉ逡逑－？■；／邐＾ｌｔＰＩ）ｌＪ邐ＩＬ逡逑求解福此］？邐｜比Ｖｉ邋ｗ出｜逡逑Ｗ邋ｆ邐ｊ－邋ｒ￣逡逑￣１１：邐邋Ｉ逡逑ｖ逡逑〔邋觸〕逡逑圖２－２腔體損耗因子確定流程閽逡逑９逡逑
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN015;O441

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本文編號(hào)：2698062