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时域有限差分法及其在电磁兼容中的应用

黄学刚  
【摘要】: 各种电子设备的存在构成了一个复杂的电磁环境(EME)。研究电气设备对外界的辐射 情况以及复杂电磁环境作用下设备的工作状态是电磁兼容(EMC)学科中的重要内容。本 文从场的角度,研究了常见设备对外界的辐射情况,以及外界场对设备造成的影响。 由于本文是借助计算机来实现电磁兼容问题的仿真,因此首先对常用的一些分析这类 问题的算法如矩量法(MoM)、有限元法(FEM)等做了简要介绍。时域有限差分法是分 析电磁兼容这类问题的一种很好的数值方法,借助它我们不仅可以获得感兴趣设备向外辐 射场的功率密度分布和所占的频谱还能够从受试设备出发,研究外界场对它产生的影响, 其原理和实用技术(编程语言、CAD技术等)得到了详细介绍。 有孔缝情况下屏蔽效能(SE)的计算是一个比较复杂的问题,本文借助FDTD和其他 一些辅助算法分析了不同形状孔缝,不同数目孔径对腔体屏蔽效能的影响。移动电话通话 时天线的辐射情况得到了比较详细的研究,给出了一些计算的图表。系统级的电磁兼容问 题中,导线的走向和位置都将对电磁兼容性产生影响,本文对导线的辐射场,天线的互耦 和电磁散射等问题也作了分析。作为一种尝试,本文比较了时域有限差分法和射线追踪法 计算区域环境的差异,利用时域有限差分法计算了房间内的电波传播损耗,得到了与文献 比较一致的结果。包含多种设备通信方舱的电磁兼容问题得到了比较全面的分析,给出了 较为详细的结果。 本文计算结果同文献提供的数据具有很好的一致性,证明了采用FDTD分析电磁兼容 问题是一种行之有效的方法,而且这种方法正得到越来越广泛的使用。


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