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传输线理论在电磁干扰防护技术中的若干应用

石丹  
【摘要】: 由于电子电气设备工作时,总会在它周围产生一定强度的电磁场。这些电磁场通过一定的途径把能量耦合给其他的设备,使其他设备不能正常工作,同时这些设备也会从其它电子设备产生的电磁场中吸收能量,影响自己的正常工作。随着电子设备向高频,高速和高集成度发展,设备内和设备间的电磁干扰越来越严重,怎样对其进行分析并提出相应的防护方法成为研究的热点。而传输线理论从十九世纪六十年代提出以后,得到了迅速的发展,并成为较为成熟和完备的理论,它已经广泛应用于微波领域。将如此完善和简便的理论应用于电磁兼容领域,必然能够简化电磁兼容中许多问题的分析。自1943年谢昆诺夫首次用传输线理论分析平面波在空间的传播,进而将其用于分析屏蔽体对平面波的屏蔽效果后,传输线理论已成为分析屏蔽体屏蔽效能的有效手段.本文进一步研究了怎样将传输线理论运用于更为复杂的电磁兼容问题,在干扰分析和屏蔽效能计算方面做出了一些改进和发展,主要的创新工作如下: (1)利用积分方法分析了平行接近的主扰回路对被扰回路的耦合影响,求解了被扰回路上任意点的感应电压,其中主扰和被扰回路可为端接任意负载的有损回路,且平行长度不等。积分方法原来主要用于电力线对通信线的工频干扰分析,本文将其拓展到了高频干扰分析,并用高频干扰分析中常用的Jarvis模型得到的串扰公式验证了所得一般公式的正确性,得出Jarvis模型得出的串扰公式是此一般公式的特例。从而统一了低频和高频串扰计算公式。 (2)提出了利用非均匀传输线理论分析多层平板屏蔽体的屏蔽效能。以往屏蔽效能研究中都是采用的均匀传输线理论,需要计算每段传输线间的反射,由于非均匀传输线本身的非均匀性,用它模拟多层屏蔽体不需再分析板间的多次来回反射,大大简化了计算过程。计算过程中采用了矩阵表达,有利于计算机运算。文中给出了可用于计算任意层平板屏蔽体屏蔽效能的一般公式,并用其计算了双层.三层和四层板两种特例的屏蔽效能,计算结果与已有精确公式完全吻合,但过程较之简单。分析了多层平板屏蔽体对于倾斜入射平面波的屏蔽效能。 (3)利用传输线理论分析了有孔屏蔽腔的屏蔽效能,将以往分析腔体屏蔽效能的TE_(10)等效传输线模型扩展为包含TE_(mn)和TM_(mn)高次模的模型,并用该模型分析了缝隙偏离腔体壁中心的情况,得到了实用性较强的一般公式,该公式将腔体内部的高次模和腔体壁的损耗都考虑在内,在一定程度上消除了频率和腔体尺寸对于以往公式的限制。与其他运用传输线高次模分析屏蔽效能的文献不同,本文中TE_(mn)和TM_(mn)的m和n可为任意值,取值情况由实际腔体尺寸和入射波频率决定,而不需要采用n=0的假设,这更与实际情况相符合。文中对平面波垂直入射和倾斜入射都进行了详细的分析。


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