復(fù)雜傳輸線網(wǎng)絡(luò)耦合建模與分析方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，系統(tǒng)內(nèi)部集成電子設(shè)備急劇增多，而線纜作為各設(shè)備間的連接紐帶，潛在干擾源通過(guò)這種“后門(mén)”耦合方式，傳導(dǎo)進(jìn)入敏感設(shè)備引起的電磁干擾問(wèn)題，也變得更加難以預(yù)測(cè)。一方面，電源浪涌或器件高頻開(kāi)關(guān)工作方式形成的電快速瞬變脈沖，以集總干擾源形式加載在傳輸線上，而這類(lèi)脈沖通常具有上升沿陡、持續(xù)時(shí)間短、幅值高等特點(diǎn)，為快速準(zhǔn)確分析其在傳輸線網(wǎng)絡(luò)中的電磁傳播特性增大了難度；另一方面，系統(tǒng)平臺(tái)各類(lèi)天線輻射場(chǎng)或外界高功率電磁輻射源

2、，會(huì)透過(guò)孔縫或直接以分布干擾源形式加載在傳輸線上，而系統(tǒng)平臺(tái)通常具有超電大尺寸結(jié)構(gòu)，這種場(chǎng)-線-路綜合電磁干擾效應(yīng)評(píng)估極具挑戰(zhàn)性。因此，建立復(fù)雜系統(tǒng)傳輸線網(wǎng)絡(luò)耦合模型和發(fā)展快速分析方法具有重要的理論研究意義和工程價(jià)值。本文在經(jīng)典傳輸線理論基礎(chǔ)上，對(duì)傳輸線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋬?yōu)化、傳輸線方程的時(shí)域快速求解算法、復(fù)雜場(chǎng)-線-路時(shí)域混合模型的構(gòu)建等進(jìn)行了研究，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的線纜耦合分析軟件，計(jì)算了典型傳輸線結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)，并對(duì)某大型武器平臺(tái)EMC預(yù)測(cè)分析

3、展開(kāi)了應(yīng)用研究。論文主要工作如下：
　　1.從耦合序列圖論出發(fā)，詳細(xì)描述了一類(lèi)用以簡(jiǎn)化傳輸線網(wǎng)絡(luò)耦合分析的新型電磁拓?fù)浞椒?，給出了相應(yīng)的主要耦合路徑判定準(zhǔn)則；研究了BLT/FDTD混合分析方法，并將其用于拓?fù)涠坑?jì)算，實(shí)現(xiàn)了包含復(fù)雜非均勻線結(jié)構(gòu)的線纜網(wǎng)絡(luò)頻域快速分析。
　　2.為了克服頻域分析不能求解包含非線性負(fù)載的傳輸線問(wèn)題，提出了基于高階FDTD(2,4)與改進(jìn)節(jié)點(diǎn)電壓法的傳輸線時(shí)域混合分析方法；與傳統(tǒng)FDTD方法相比，

4、高階 FDTD方法具有更嚴(yán)格的穩(wěn)定收斂條件，且放寬了對(duì)空間步長(zhǎng)的選取限制，能夠采用較少的空間離散網(wǎng)格達(dá)到相同的計(jì)算精度，縮短了計(jì)算時(shí)長(zhǎng)；構(gòu)建了混合單端口網(wǎng)絡(luò)模型，采用受控源等效方式，將傳輸線與電路分析方法結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了包含任意有源\無(wú)源、線性\非線性負(fù)載的多導(dǎo)體傳輸線分析。
　　3.提出了基于精細(xì)分裂時(shí)間步技術(shù)的一維CN-FDTD方法，并首次用于多導(dǎo)體傳輸線網(wǎng)絡(luò)分析。詳細(xì)討論了其數(shù)值穩(wěn)定性和色散特性，由于采用隱式差分策略，其時(shí)間步長(zhǎng)

5、選取不受傳統(tǒng)CFL穩(wěn)定收斂條件限制，因而能極大提高傳輸線網(wǎng)絡(luò)的求解效率。為了克服隱式算法數(shù)值色散嚴(yán)重的問(wèn)題，借助了精細(xì)積分方法中子時(shí)間步思想，通過(guò)將一個(gè)大時(shí)間步分裂成多個(gè)子時(shí)間步來(lái)消除大時(shí)間步帶來(lái)的色散誤差，提高了數(shù)值計(jì)算精度。
　　4.在高階FDTD(2,4)方法的基礎(chǔ)上，建立了傳輸線分布參數(shù)和電路參數(shù)的時(shí)域靈敏度分析模型。對(duì)原有差分進(jìn)行改進(jìn)，增加了過(guò)渡粘性項(xiàng)，使得因參數(shù)微變引起的間斷解之間有了一個(gè)連續(xù)的過(guò)渡，提高了數(shù)值穩(wěn)定性和