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《清华大学》 2017年
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传输线宏模型及其在场线耦合问题中的应用

袁科亮  
【摘要】:场线耦合是电磁场在传输线及其终端负载上产生电压和电流的过程。它与电子系统的电磁兼容性能、抗高功率电磁脉冲能力以及信息安全性能息息相关。传输线宏模型是传输线分布特性在其端口的集总化等效,它具有模块化特点,是分析场线耦合的有效工具。对于不规则传输线,现有宏模型方法通常采用全波算法或实验测量构建其散射参数,而且需要通过计算终端开路电压或短路电流来考虑激励电磁场的影响,效率相对较低。论文从矩量法的代数方程出发,通过理论推导,建立了任意形状细导线的宏模型,并且通过参考电流考虑了激励电磁场的影响。对于均匀或弱非均匀传输线,基于矩量法的宏模型将退化为基于经典传输线方程的宏模型。目前,均匀传输线的场线耦合研究大多集中在电磁兼容和电磁脉冲效应领域,对传输线的信息安全关注相对较少;对于弱非均匀传输线,双绞线是一个研究热点,它的外场耦合与串扰研究均已比较深入,但两种场线耦合机制的等效性研究还鲜有报道。论文利用均匀传输线宏模型,研究了平行传输线之间的串扰耦合,通过提取平行传输线上的信号,证实其潜在的信息泄露风险;同时利用双绞线的宏模型,研究了串扰与外场耦合的等效性,通过串扰实现了双绞线的辐射抗扰度测试,极大地提高了测试效率。论文的主要贡献如下:1.建立了自由空间或无限大导体平面上方任意形状细导线的矩量法宏模型。通过经典算例,验证了宏模型的准确性,并进一步研究了导线终端非线性负载和导线几何形状的随机扰动,开展了矩量法宏模型的初步应用;2.利用均匀传输线的宏模型,分析了两对平行传输线之间的近场耦合现象——串扰。据此提出了“单接收电路”方法和“双接收电路”方法,通过对应的算法,由串扰电压重建了目标传输线上传递的信号。开展仿真计算,验证了重建方法的有效性,在理论上证实了平行传输线潜在的信息泄露风险;3.分别建立了双绞线的外场耦合宏模型和单导线与双绞线的串扰宏模型,通过两个宏模型的化简、近似和匹配,建立了两种耦合机制的等效性。通过控制串扰装置中馈源直导线两端的电压源,在双绞线两端产生了与外场入射条件下等效的干扰电压,等效地实现了双绞线的辐射抗扰度测试。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O441

【参考文献】
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【共引文献】
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