【摘要】：隨著電磁環(huán)境的日益復雜,高功率微波(High Power Microwave,HPM)作為電磁干擾源已廣泛存在于實際工程當中。為了給電子設備提供良好的電磁環(huán)境,電子設備外部通常加裝有金屬屏蔽腔體,以減少外部電磁波對電子設備的電磁干擾。為了方便走線、保持通風散熱及節(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,因此高功率微波極易透過孔縫,以“后門耦合”的方式進入到腔體內部,對里面電子設備的工作安全性和穩(wěn)定性造成影響。近年來由于微電子技術的快速發(fā)展,電子設備的集成度越來越高、功能越來越復雜,對高功率微波的敏感度也越來越低,因此在實際應用中對金屬屏蔽腔體的電磁耦合效應進行研究具有重要意義。在實際應用中金屬屏蔽腔體的內部結構比較復雜,且對于高頻電磁波屬于電大尺寸,可視為波混沌有損的復雜腔體,因此本文將采用隨機耦合模型(Random Coupling Model,RCM)對腔體的電磁耦合效應進行研究。首先,提出了一種級聯的雙腔體模型,將隨機耦合模型與網絡級聯理論相結合,推導了雙腔體內目標點處感應電壓的計算方法,并搭建實驗平臺,利用實驗數據進行計算,畫出了由該方法得到的目標點處感應電壓概率密度函數(Probability Density Function,PDF)與由其它方法得到的感應電壓概率密度函數的對比圖,證明了該方法的有效性。接著,利用隨機耦合模型對復雜單腔體內電子電路的損傷概率進行了分析和預測,通過實驗驗證了平面波作用下隨機耦合模型在復雜單腔體內電子電路損傷概率分析和預測中的適用性,并得出了平面波功率和高斯脈沖參數對電子電路損傷概率的影響;最后,提出了以變電站保護小間為物理原型的混響室模型,利用電磁仿真軟件對所需要的物理量進行仿真,再利用隨機耦合模型計算出目標點處感應電壓,將其概率密度函數與仿真得到的感應電壓概率密度函數進行對比,證明了隨機耦合模型在變電站保護小間電磁耦合效應評估中的有效性。本文的結論可為大規(guī)模不規(guī)則電子系統(tǒng)中電磁兼容、電磁效應評估、電磁防護及電磁加固等工作提供指導。
【圖文】：

雜的不規(guī)則腔體內的電磁波射線軌跡與時間成指數關系，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球模型、蝴蝶結模型、運動場臺逡逑球模型等，具體形狀如圖２－１所示所示。在實際工程中，將系統(tǒng)具有邊界敏感性的逡逑狀態(tài)稱為混沌狀態(tài)，即當腔體內部出現不規(guī)則邊界時就可以產生波混沌現象，因此逡逑實際工程中所使用的腔體內部很容易產生波混沌現象。逡逑00邋ｎ逡逑（ａ）席奈臺球模型邐（ｂ）蝴蝶結模型邐（ｃ）運動場臺球模型逡逑圖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圓系綜來證明，該理論通過驗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立統(tǒng)計性，且本征相位是否在（－７１，７１）范逡逑圍內圍繞１／２；！均勻分布，來判斷腔體是否滿足波混沌散射的條件。具體應用將在第逡逑３章、第４章和第５章中詳細說明。逡逑２．２．２腔體損耗因子的確定逡逑隨機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《在隨機耦合模型的應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，依據腔體內是否出現重疊共振現象可以分為兩類：出現重疊共振系統(tǒng)ａ的求逡逑解和未出現重疊共振系統(tǒng)《的求解。逡逑未出現重疊共振系統(tǒng)ｃｒ的求解比較簡單，但在實際工程較少出現。很多文獻都逡逑給出了邋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驗或仿真得到的腔體散射參數和輻射散射參數逡逑獲得，具體求解方法將在第３章、第４章和第５章中詳細介紹。逡逑本文采用對比法計算腔體的損耗因子《，流程圖如圖２－２所示。利用隨機矩陣逡逑蒙特卡羅法產生大量不同損耗因子《下的腔體歸一化阻抗矩陣，，將其任意一個特征逡逑值的實部和虛部分別與由腔體散射參數和輻射散射參數計算得到的腔體歸一化阻逡逑抗矩陣的任意一個特征值的實部和虛部作對比，取誤差最小的損耗因子ａ作為腔體逡逑的損耗因子。隨機矩陣蒙特卡羅法模擬產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逡逑獲取實驗逡逑■＂數據逡逑Ｉ逡逑ｖ邐？特長羅法逡逑Ｊ邐產＇ｋ的數據逡逑邐邐邋｜勺丈驗數據ｘｊＴＥ￣逡逑ｒ￣邋￣Ｌｎ邐�。哼婂澹窟姡у澹慑义希�？■；／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
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN015;O441

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