耦合近场仿真及初步验模测试实验研究

针对电磁耦合仿真结果的校验需求,建立了基于光纤电场传感器的验模测试实验系统,对某模型的仿真结果进行了近场耦合验模测试。初步实验结果表明,在一定区域内,测试结果与仿真结果呈现趋势性一致,并对部分区域与仿真结果不符合的原因进行了分析,为下一步仿真模型优化和测试方法手段改进奠定了基础。     

JEMS-FDTD软件在飞机HIRF仿真中的应用

高强辐射场防护逐渐受到重视,并成为飞机设计和机载设备装机的必要条件。将自主研发的大规模并行三维时域全波电磁模拟软件JEMS-FDTD应用于飞机高强辐射场(HIRF)仿真。数值模拟中为保证计算精度,采用了非均匀网格及共形网格技术。根据实验条件,平面波近似与实验条件差异较大,需考虑天线近场效应,故构建了球面波等效源。给出了平面波近似及球面波近似下的仿真结果与实验结果的对比,结果显示,球面波近似与实验结果更加吻合。在完成数值模拟的基础上,采用PFC方法对仿真结果与实验结果的吻合度进行了评估,评估等级与欧盟HIRF-SE项目定级相当。     

PIN限幅器电磁脉冲效应数值模拟与验证

基于电磁脉冲对半导体器件效应的电-热多物理场模型,利用Sentaurus-TCAD仿真器建立了PIN限幅器电磁脉冲效应数值模型,研究了不同峰值功率的电磁脉冲作用下限幅器的输入/输出特性,以及大功率电磁脉冲注入PIN器件热损伤阈值与脉冲宽度的关系。模拟与实验结果表明:基于器件热效应影响载流子输运过程的电-热多物理模场型,模拟限幅器在大功率电磁脉冲注入下输入/输出功率的结果与实验结果吻合较好;模拟大功率电磁脉冲注入PIN器件热损伤阈值与脉冲宽度的关系式,与Wunsch-Bell半经验关系式符合较好。     

PIN限幅器微波脉冲热损伤温度特性

分析了微波对PIN限幅器的热损伤机理,基于器件物理模拟分析法,利用Sentaurus-TCAD仿真器建立了器件微波热效应模型,研究了频率为5.3,7.5,9.4 GHz的微波信号作用下,器件损伤过程中温度瞬态变化规律和瞬态温度分布规律。结果表明:PIN限幅器尖峰泄露阶段器件温度上升较快;稳态限幅后温度上升缓慢;临近热击穿状态,器件进入热电失控状态,峰值温度快速上升,最终器件因温度过高烧毁;PIN二极管中的I区或P区与I区之间的结边缘处,较容易烧毁。对PIN限幅器进行大功率微波注入实验,器件损伤实验结果与数值模拟结果吻合较好。     

偏最小二乘回归在微波效应预测中的应用

 引入偏最小二乘回归(PLSR)原理和方法应用于微波效应实验数据的预测,得到的预测精度与自适应神经模糊推理网络(ANFIS)结果基本一致,平均相对误差小于3%。实例分析了PLSR方法与ANFIS方法对建模数据样本量的需求,在建模样本数较少条件下,PLSR所建模型的预测精度均高于ANFIS模型。因此PLSR方法更适用于微波效应小样本数据的预测,更有利于实际应用。     

窄带高功率微波效应测试中功率密度测量不确定度评估

针对窄带高功率微波（HPM）效应试验的辐射场准确测试需求,分析补充了功率密度参数的测量不确定度主要分量,提出了一个参数更为全面的乘式测量不确定度评估模型。采用B类评估方法,根据相关标准和信息对各分量进行了一组赋值,计算得到了相对形式的分量标准不确定度。给出了评估测试环境影响、位置偏差等分量不确定度半宽度的实验方法,为HPM效应功率密度参数测量不确定度的合理评定提供了参考,为实现其全部分量基于实测数据客观评估测量不确定度提供了操作方法。     

多导体传输线串扰实验不确定度的预测

利用随机降阶模型（SROM）对影响线缆串扰的不确定变量进行了敏感性分析,在此基础上预测了在这些不确定性变量影响下的串扰不确定度。并搭建三导体传输线串扰实验系统,测量了近端串扰和远端串扰,根据标准GB/Z 6113.401—2018/CISPR/TR 16-4-1:2009,评估了串扰实验的测量不确定度。将基于SROM方法的串扰不确定度,与实际测量获得的不确定度进行对比。结果表明,二者随频率变化趋势一致,且实验测试不确定度在预测不确定度范围内。采用SROM方法选取样本计算的不确定度可用于预测串扰实际测量结果不确定度。     

基于图像识别技术的随机线缆束建模及分布参数统计分析

提出了一种对实际弯曲随机捆扎线束的建模方法,该方法首先基于图像识别技术,使用实际线束在侧视和俯视方向的两幅照片来实现弯曲线束轴心三维坐标的重建,然后再基于随机转移路径方法实现弯曲线束的捆扎随机性。基于该建模方法,通过蒙特卡洛模拟来分析弯曲随机线束分布参数的统计特征,发现自电感、互电感和互电容均值沿线变化趋势与线束高度变化趋势一致,自电容均值则趋势相反;自电容、自电感和互电感的变异系数与线束高度存在负相关特征;捆扎随机性不会改变自电感和自电容均值,但是会降低互电容与互电感均值。     

电磁能量选择表面的场路协同仿真与实验研究

为研究能量选择表面的防护性能,采用PIN二极管Spice模型,通过时域的场路协同仿真得到了能量选择表面(ESS)的瞬态响应波形。对影响插入损耗和防护效能的参数进行研究,优化结构参数,减小了尖峰泄漏。研究表明,双层ESS较单层ESS能够有效防护反向脉冲,同时增加单元金属条的长度能够减小脉冲尖峰泄露。通过强电磁脉冲辐照实验,验证了ESS小信号传输与强电磁脉冲防护的自适应防护能力,为强电磁脉冲的防护提供了可靠的方法。