高频电磁干扰对传输线耦合全波建模方法

对于场线耦合问题,经典传输线理论不适用于求解高频电磁干扰辐照下传输线负载上的电压和电流响应。针对这一问题,首先介绍了一种基于天线理论和模拟行为建模（ABM）的时域全波建模方法。该方法利用Harrington矩量法将电流积分方程离散并推导得到宏模型时域表达式,然后利用ABM频域功能实现频变参数的傅里叶逆变换和时域卷积计算。利用电路求解器,该建模方法可直接求解任意结构传输线耦合的负载处瞬态响应;与传统全波算法相比,模型一旦建立便可应用于任意入射场和线性/非线性负载的情况,无需重复耗时地求解电流积分方程。该方法可简化全波算法求解过程,提高仿真计算效率,尤其便于在入射场和负载存在不确定参数时进行高效重复抽样计算以获得统计特性。然后以高频电磁干扰耦合有损大地上的双导体传输线为例,通过与数值电磁代码和传统传输线理论方法的求解结果对比,验证了所提宏模型的有效性以及传输线理论在解决场线耦合问题时的局限性。结果表明,基于全波方法构建的宏模型可在时域内高效准确地求解高频电磁干扰辐照下任意形状传输线负载上的瞬态响应。     

PIN光电探测器的建模与仿真分析

为了优化PIN光电探测器响应特性,首先依据载流子速率方程,并考虑芯片寄生参量和封装寄生参量,建立光电探测器的等效电路模型。然后仿真分析了反偏电压、I区宽度、光敏面、芯片寄生电阻和电容、封装寄生电阻、电容和电感对光电探测器脉冲响应特性和频率响应特性的影响。结果表明:通过增大反偏电压,减小光敏面和寄生参量(芯片寄生电容和电阻,封装寄生电容和电阻),选取合适的I区宽度,利用引线电感的谐振效应现象,可以抑制脉冲响应波形畸变,提高频率响应带宽。     

基于场路仿真的PCIe电磁干扰分析及优化设计

采用电磁仿真技术,提前评估PCB的电磁兼容设计是否合理,当对PCB进行电磁兼容测试时,减少其电磁干扰不满足GMW 3097标准的情况出现。首先对PCB进行3D电磁场仿真,再与高速串行计算机扩展总线标准模块内芯片的通用模拟电路仿真模型的电路仿真动态链接,进行场路协同仿真。实验验证表明,该仿真方法的精度在6 dBμV之内,满足PCB加工工艺的误差和实验测试的不确定度,符合仿真精度要求。通过该仿真方法评估PCB的电磁干扰强度以及优化PCB的设计,将高速串行计算机扩展总线标准模块上的33 Ω电阻替换为磁珠后,该PCB在1.6 GHz处的电磁干扰强度降低了13.4 dB。根据CISPR 25标准规定的1-m法进行测试,PCB的电磁干扰变为−3.4 dBμV,低于GMW 3097标准要求,从而验证了该措施的有效性。     

强激光脉冲电源电磁干扰的仿真与测试

以往对强激光脉冲电源的电磁兼容性设计一般以经验性为主,难以确保电源的稳定性和可靠性。基于电源主体结构,提出一种定量分析和计算强电磁干扰的方法。对传导干扰的仿真和现场测试表明,机架上每米的地电位差小于10 V,机壳外的准静态磁场低于0.16×10-4T。测试和计算结果表明,电源电磁兼容性符合设计要求。     

强激光脉冲电源电磁干扰的仿真与测试

 以往对强激光脉冲电源的电磁兼容性设计一般以经验性为主,难以确保电源的稳定性和可靠性。基于电源主体结构,提出一种定量分析和计算强电磁干扰的方法。对传导干扰的仿真和现场测试表明,机架上每米的地电位差小于10 V,机壳外的准静态磁场低于0.16×10^-4T。测试和计算结果表明,电源电磁兼容性符合设计要求。     

随机耦合模型中损耗因子的分析与获取

随机耦合模型(RCM)是研究电磁脉冲干扰下波混沌系统中感应电压统计预测的新方法,其中波混沌腔体损耗因子的获取是这种方法使用的关键。从随机耦合模型理论出发,分析了损耗因子对腔体阻抗随频率变化特性的影响,探讨了不同损耗因子下归一化阻抗矩阵的统计特性,提出了使用腔体散射阻抗与辐射阻抗的比值作对照,以快速获取腔体损耗因子的新方法。     

对雷达导引头的极化域电磁干扰机理与仿真

防空、反舰、空对空、空对地导弹普遍采用单脉冲雷达主动寻的制导方式,这种雷达精确制导武器严重威胁了机载平台、大型舰船以及地面等重要军事目标的安全。为了对抗这种威胁,将电子攻击和硬杀伤武器进行组合无疑是上策,但在升空平台和舰艇上对单脉冲跟踪制导雷达进行电子电磁干扰存在很多技术困难。针对这个问题,研究了极化域电磁干扰的可行性,分析了其极化域电磁干扰机理、干扰条件和干扰方法,得到了目标回波和极化干扰共同作用下的定向误差曲线。仿真实验结果表明：天线系统的几何形状以及反射面和辐射器不够完善、辐射器偏离反射器的焦点和绕射现象等,引起了交叉极化,天线罩对入射波的不均匀插入相位延迟和传输系数,增大了交叉极化水平,使得雷达精确制导武器易受极化域电磁干扰的影响,且干扰角误差可达到波束宽度的量级。交叉极化干扰技术亟须从理论研究进入实际装备阶段,应引起工业部门的高度重视。     

大气激光通信链路的性能仿真

大气衰减和大气湍流严重影响着大气激光通信的链路质量。建立了大气信道的激光通信链路模型，研究了衰减信道和湍流信道中光链路的传输影响，对最大通信速率、链路功率余量和误码率进行了分析和计算。结果表明，大气湍流严重影响系统误码率，当大气闪烁指数斫是0．07时，可达到的最小误码率为10^-9。分析结果可为系统设计提供参考依据。     

空地激光通信链路功率与通信性能分析与仿真

分析了空地激光通信系统中主要器件和信道对通信光功率的影响,并根据接收探测器的信噪比和通信误码率公式,建立了空地激光通信仿真系统.分析了在误码率优于10-7条件下,不同地面大气能见度所对应的最高通信速率;以及要实现通信速率为1.5 GHz,误码率优于10-7时需要的最小发射功率和最长通信距离.结果表明,当发射功率越大时,地面大气能见度对误码率的影响越明显.     

EMR对混沌同步保密通信系统干扰的初步研究

使用GTEM Cell实验系统,研究了连续波电磁辐射对基于混沌同步理论的保密通信系统的电磁干扰。混沌保密通信系统采用由典型的Chua氏混沌电路构造混沌同步系统,采用掩盖法对模拟信号进行加密传输。实验发现：在100MHz~150MHz的频率范围内,超过一定功率密度的电磁辐射会导致系统的混沌加密功能失效,此后即使停止电磁辐射,系统仍无法自行恢复到混沌加密状态。     

电磁脉冲串重复率变化对数字通信电台的影响

为研究电磁脉冲串重复率变化对数字通信电台阻塞效应的影响,以某型数字通信电台为受试对象,通过电磁脉冲注入试验,研究了受试电台误码率随电磁脉冲串幅度、重复率的变化规律。结果表明,重复率在50 Hz及其以下时,同一脉冲重复率下,随着脉冲幅度的增大,受试电台误码率随之增大,在达到敏感度判据标准后趋于稳定。不同脉冲重复率下,电磁脉冲重复率与受试电台敏感误码率之间存在线性关系,电磁脉冲重复率越高,受试电台测得的误码率越大,且受试电台误码率达到敏感误码率标准时,脉冲幅值在允许的实验误差内基本相同,通过分析可推测,脉冲重复率在414 Hz以下时,电台的阻塞效应属于单脉冲阻塞效应的累加,只有达到一定重复率后脉冲作用才会出现重叠,此时的敏感电压值会随着重复率的增大而减小。     

无人机数据链电磁干扰机理和防护研究

针对无人机在飞行过程中其数据链系统容易受到外界电磁干扰而导致链路中断的问题,以某型无人机数据链系统为研究对象,提出了一种基于前门耦合的电磁敏感度注入效应试验方法。基于该方法开展了某型无人机数据链系统电磁敏感度效应试验,得到了该数据链系统的敏感度阈值曲线,确定了其电磁敏感度阈值,分析了机载数据链接收机射频前端的工作原理和电磁干扰作用下接收机的信号传输过程,揭示了组合频率干扰和带外饱和干扰对无人机机载数据链的作用机理,最后进行了试验验证。在实验研究的基础上,从电磁兼容设计层面和自适应控制策略方面分别有针对性地提出了相应的防护方法。     

电子学系统强电磁脉冲干扰场路结合仿真

对设备机箱内部某串口电路受外界强电磁脉冲干扰所引起的信号完整性问题进行了研究,基于场路结合的仿真分析方法,从空间电磁耦合现象和电路信号干扰效应这两个方面对强电磁脉冲干扰进行了完整的系统分析,发现电磁干扰可导致内部电路出现逻辑电平翻转等扰乱效果,并提出了有效避免电磁干扰的措施。     

CMOS反相器的电磁干扰频率效应

利用自主开发的2维半导体器件-电路联合仿真器,研究了CMOS反相器在1 MHz～20 GHz电磁干扰作用下的响应。仿真结果表明：低频电磁干扰通过控制CMOS反相器中MOS管的导通、截止影响CMOS反相器的正常工作;高频电磁干扰通过MOS管中的本征电容耦合到输出端,干扰CMOS反相器的工作状态;CMOS反相器对于电磁干扰的敏感度随着干扰频率上升而不断降低。     

无人机GPS接收机超宽谱电磁脉冲效应与试验分析

基于无人机GPS接收机干扰容限,分析了GPS超宽谱强电磁脉冲效应机理,开展了高重复频率超宽谱电磁脉冲干扰机对典型微型无人机的效应试验,测试分析了在不同位置、不同高度、不同状态、不同飞行模式下无人机GPS接收机的高重复频率超宽谱电磁脉冲干扰效应。试验结果表明,高重复频率超宽谱电磁脉冲对无人机GPS、图传系统、下视传感器均有不同程度的干扰作用,导致无人机无法正常起飞、失控等异常现象,验证了高重复频率超宽谱电磁脉冲干扰GPS接收机的可行性。     

CMOS反相器的电磁干扰频率效应

利用自主开发的2维半导体器件-电路联合仿真器,研究了CMOS反相器在1 MHz～20 GHz电磁干扰作用下的响应。仿真结果表明:低频电磁干扰通过控制CMOS反相器中MOS管的导通、截止影响CMOS反相器的正常工作;高频电磁干扰通过MOS管中的本征电容耦合到输出端,干扰CMOS反相器的工作状态;CMOS反相器对于电磁干扰的敏感度随着干扰频率上升而不断降低。     

同轴电缆抗电磁干扰性能实验

利用自制实验装置，研究了同轴电缆的电容耦合频率特性、电容耦合屏蔽效果、电感耦合屏蔽效果．     

大功率TEA CO2激光器系统中电磁干扰的抑制

大功率TEA CO2激光器系统产生的强电磁干扰主要来源于激光器主放电回路、脉冲火花开关和电源。这种强电磁干扰使大功率TEA CO2激光器控制子系统出现数据混乱、显示屏帧频滚动及功率模块损坏等电磁兼容问题。对大功率TEA CO2激光器系统中产生强电磁干扰的部位和干扰途径进行了测试及分析。通过调整放电回路的参数降低电磁干扰强度,采用埋入式同轴高压电连接器专利技术对主放电回路进行屏蔽,控制子系统选用PLC为控制核心及屏蔽滤波,软件中输入及输出程序的抗干扰设计等措施,有效地抑制了干扰电磁波在系统内外的传播,解决了大功率TEA CO2激光器系统电磁兼容问题。结果表明:主动降低电磁干扰强度和对电磁干扰源进行屏蔽,提高控制子系统硬件抑噪能力等措施,是抑制电磁干扰,保证激光器控制子系统硬件不受损坏的主要手段。软件抗干扰,是硬件抑制电磁干扰措施的补充和延伸,能使激光器系统具有很高的可靠性。