發(fā)布時間：2018-02-10 19:13

  本文關(guān)鍵詞： 吉赫茲橫電磁波傳輸室 吸波材料 有限積分技術(shù) 復(fù)合終端 高階模 場均勻性 介電常數(shù)　出處：《東南大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：吉赫茲橫電磁波傳輸室(GTEM cell)作為一種替代開闊場和電波暗室的測試設(shè)備,在電磁兼容輻射敏感度測試和輻射發(fā)射測試中得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于GTEM cell內(nèi)部存在不連續(xù)和突變結(jié)構(gòu)會激勵高階模,限制了它的工作上限頻率和有效測試區(qū)域的大小。為了提高GTEM cell的性能,本論文采用理論分析、實驗驗證和模擬仿真等方法,一方面以本實驗室2.5米長GTEM cell作為參考,研究復(fù)合終端參數(shù)配置對臨界頻率點反射系數(shù)的影響,對GTEM cell的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化;另一方面研究了 GTEM cell內(nèi)部高階TM模和TE模的成因,為GTEM cell的設(shè)計制造和應(yīng)用提供重要指導(dǎo)。根據(jù)同軸傳輸/反射法原理設(shè)計了一套空氣同軸線測試夾具。使用該測試裝置對膠木、聚四氟乙烯和有機玻璃等材料進行了測試分析,并比較了非磁性材料復(fù)介電常數(shù)的三種算法,發(fā)現(xiàn)當(dāng)試樣長度為試樣中電磁波半波長的整數(shù)倍時,使用特性阻抗法和NRW法得到的介電常數(shù)在對應(yīng)頻率點處會產(chǎn)生巨大發(fā)散,而使用傳播常數(shù)法計算的復(fù)介電常數(shù)不受測試試樣厚度諧振問題的影響。研究了傳播常數(shù)法中導(dǎo)致傳播常數(shù)出現(xiàn)多值問題的根源,發(fā)現(xiàn)當(dāng)試樣長度為試樣中電磁波半波長的奇數(shù)倍時,需要對傳播常數(shù)的虛部進行修正,并給出了虛部修正時對應(yīng)的臨界頻率點。對GTEM cell常用角錐泡沫吸波材料的復(fù)介電常數(shù)進行了實驗測試,發(fā)現(xiàn)角錐泡沫吸波材料介電常數(shù)存在非均勻性。提出了一種基于有限積分技術(shù)的吸波材料反射率的建模仿真方法,使用該方法對電磁兼容吸波材料鐵氧體瓦和角錐泡沫吸波材料的反射率進行了研究。結(jié)果顯示,對于無孔鐵氧體瓦,仿真得到的反射率與產(chǎn)品提供的反射率相比僅在極值點處相差15dB。對于中心開孔的鐵氧體瓦,由于測試過程中片與片之間存在縫隙,仿真結(jié)果略優(yōu)于實測結(jié)果。對于角錐泡沫吸波材料,實測結(jié)果和仿真結(jié)果在100MHz～350MHz范圍內(nèi)重合較好,在350 MHz～600MHz頻率范圍內(nèi)最大偏差為10dB。通過對GTEM cell進行三維實體建模,研究了電阻網(wǎng)板和角錐泡沫吸波材料的幾何參數(shù)對臨界頻率點反射系數(shù)的影響。研究結(jié)果顯示,增加電阻網(wǎng)板的列數(shù)和降低電阻網(wǎng)板的行數(shù)能夠降低端口的反射系數(shù);增加底座高比增加角錐高對降低反射系數(shù)的效果更顯著。使用一階德拜模型研究了吸波材料電磁參數(shù)對端口反射系數(shù)的影響,發(fā)現(xiàn)增加吸波材料的靜態(tài)介電常數(shù)能夠降低反射系數(shù);而增加弛豫時間會提高吸波材料高頻段的反射。本文還對電磁參數(shù)測試過程中發(fā)現(xiàn)的吸波材料電磁參數(shù)不均勻的問題進行了仿真研究和實驗驗證。研究發(fā)現(xiàn),對于同一批角錐泡沫吸波材料,將介電常數(shù)較大的吸波材料安裝在芯板附近對降低GTEM cell臨界頻率點反射系數(shù)更有效;對于單塊吸波材料,增加角錐部分介電常數(shù)比增加底座部分介電常數(shù)對降低反射系數(shù)更有效。分析了復(fù)合終端參數(shù)對臨界頻率點的影響,并對復(fù)合終端參數(shù)進行了優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)吸波材料總高度與電阻網(wǎng)板最前端到后端板的距離相等時,臨界頻率點的反射系數(shù)最小;還發(fā)現(xiàn)吸波材料的靜態(tài)介電常數(shù)并不是越大越好,而是存在一個范圍,使得GTEM cell反射系數(shù)滿足設(shè)計要求的同時達到阻抗匹配的要求。使用數(shù)值仿真方法研究了空載GTEM cell沿縱向不同位置參考點電場的垂直分量和縱向分量值,發(fā)現(xiàn)距離復(fù)合終端越遠的參考點去耦合效應(yīng)越強,表明電阻網(wǎng)板是GTEM cell內(nèi)部TM模的激勵源。通過比較加載受試設(shè)備(EUT)前后場強值的變化,發(fā)現(xiàn)空載GTEM cell歸一化電場垂直分量在有效測試區(qū)內(nèi)的變化范圍小于±3dB,而加載受試設(shè)備后的變化范圍超過±3dB,還發(fā)現(xiàn)參考點磁場縱向分量在相應(yīng)橫截面TE10模截止頻率點處顯著增加,表明EUT是高階TE模的主要激勵源。進一步的計算顯示加載EUT后有效測試區(qū)的場分布發(fā)生明顯畸變。對GTEM cell的性能測試表明其特性阻抗和電壓駐波比滿足應(yīng)用要求。通過使用IEC 61000-4-20來校準(zhǔn)GTEM cell的場均勻性,發(fā)現(xiàn)主極化方向場強滿足0～6dB的場均勻性要求,但是次極化方向與主極化方向場的比值不滿足要求。
[Abstract]:In order to improve the performance of GTEM cell , it is found that when the sample length is an integer multiple of the half wavelength of electromagnetic wave in the sample , it is found that when the length of the sample is an integral multiple of the half wavelength of electromagnetic wave in the sample , it is found that the dielectric constant of the composite terminal is not influenced by the thickness of the test specimen . The vertical component and the longitudinal component values of the field strength of the empty GTEM cell in the effective test area are found to be less than 鹵 3 dB , and it is found that the more distant reference point decoupling effect of the empty GTEM cell is less than 鹵 3 dB , and it is found that the higher field intensity of the zero - load GTEM cell in the effective test area is less than 鹵 3 dB , and it is found that the field intensity of the field intensity of the zero - load GTEM cell satisfies the application requirement .

【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN03

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本文編號：1501230