强电磁脉冲下机舱内线缆的电磁兼容研究

摘要

随着电磁环境的日益复杂，任何一种在电磁环境中工作的设备的电磁兼容性，都是重要的指标，关系着设备能否正常的工作。同时，随着近几年无人机在生产生活中越来越多的投放，未来无人机将会更多的出现在人类难以生存的恶劣环境中，其中就包括了核爆环境以及雷电电磁脉冲环境。由于无人机主要设备集中在机舱内，并由线缆连接，所以对机舱内线缆进行研究具有重大意义。本文以某种型号无人机建立机舱模型，简化了内部布局，通过分析端口电压，进行强电磁脉冲环境下的电磁兼容性仿真。
　　本文从电磁兼容的基本概念和研究意义出发，介绍了电磁兼容研究的内容，并对国内外研究现状与发展情况做出了分析，并展望了电磁兼容技术的未来发展。在遵循电磁兼容基本原则的基础上，阐述了一个完整电磁兼容设计的流程。之后，对常见的强电磁脉冲环境进行了频域上与时域上的介绍，主要包括高空核爆电磁环境与雷电电磁环境，并对电磁脉冲的耦合作用进行了介绍。本文使用电磁仿真软件对强电磁脉冲环境下的线缆情况进行研究，主要涉及算法包括时域有限积分法与传输线矩阵法。首先研究有限长线缆存在无机舱机构的理想环境中的的终端感应电压，包括线缆的自身辐射和线缆间相互的串扰两部分。之后，在此基础上，将线缆模型放置于以HEMP为例的强电磁脉冲环境中，研究线缆的耦合情况，并通过改变辐照入射波电场的极化方向、入射波的入射角度，研究不同类型线缆的终端感应电压。之后，用三维制图软件绘制出无人机模型，首先研究在以HEMP为例的强电磁脉冲环境中机舱舱体不同部分的屏蔽效能的差异，然后，在此基础上，将类型不同线缆以不同走向排布在机舱内，进一步得出在无人机机舱内线缆的布线方向以及线缆类型的改变对线缆的终端感应电压的影响，通过得到的线缆终端感应电压来对线缆的电磁兼容性进行分析与研究。

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第一章 绪论

1.1电磁兼容的内容、发展历史以及研究现状

1.2电磁兼容的意义与未来发展

1.3电磁兼容设计

1.4本文研究内容和章节安排

第二章 强电磁脉冲环境

2.1高空核爆电磁脉冲

2.2雷电电磁脉冲

2.3电磁波的耦合作用

2.4本章小结

第三章 本文使用的电磁计算方法与方程

3.1电磁计算方法

3.2传输线方程

3.3 CST工作室

3.4本章小结

第四章 线缆的电磁兼容研究

4.1线缆自身的辐射

4.2线缆间的串扰

4.3强电磁脉冲环境下的线缆研究

4.4本章小结

第五章 机舱内线缆的电磁兼容研究

5.1不同缝隙的研究

5.2机舱的屏蔽效能

5.3舱内布线方向对端口感应电压的影响

5.4不同线缆类型对端口感应电压的影响

5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢