强电磁脉冲环境下传输线感应特性分析

论文摘要

强电磁脉冲源具有能量高、频带宽、覆盖面积广的特点,它可以通过前门耦合路径和后门耦合路径进入电子设备/系统,并对其造成毁坏。这种强大的破坏力不仅在各国军事领域受到高度关注,而且在民生领域也备受重视。因此,强电磁脉冲环境引起的耦合效应和强电磁脉冲防护已经成为了当今时代重要的研究课题之一。本文基于时域有限差分（Finite Difference Time Domain,FDTD）法和BLT方程,结合了菲涅尔反射系数和传输线理论,求解并分析了强电磁脉冲环境下传输线的电磁感应特性问题。讨论了在特定情形下电磁防护加固问题。具体内容如下:（1）介绍了雷电和高空核爆电磁脉冲源（HEMP,High-altitude Nuclear Electromagnetic Pulse）的产生原理、标准时域波形及其潜在的破坏能力。（2）用场-路结合法研究了HEMP脉冲照射下建筑物内传输线的电磁感应特性,分析了入射方向、极化、高度等对感应电流的影响。（3）给出了不同情形下BLT方程的推导过程,讨论了单导体传输线、多导体传输线、终端接非线性负载传输线和不同大地电导率半空间上传输线的感应特性问题的处理方案。（4）针对电磁脉冲防护,介绍了接地线的类型和接地方式,比较了电源线不同布置方式的差异,数值模拟了强电磁脉冲在屏蔽层内外产生的电磁感应特性并分析了屏蔽层的屏蔽效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号对照表
• 缩略语对照表
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 时域有限差分法
•     1.2.2 传输线方法
•   1.3 本文的主要工作
•     1.3.1 论文研究内容
•     1.3.2 论文章节安排
• 第二章 强电磁脉冲环境介绍
•   2.1 雷电电磁环境
•     2.1.1 雷电产生机理
•     2.1.2 雷电的危害
•     2.1.3 雷电电流参数及其波形
•     2.1.4 落地雷击情形
•   2.2 HEMP电磁环境
•     2.2.1 HEMP产生机理
•     2.2.2 HEMP的危害
•     2.2.3 HEMP参数及其波形
•   2.3 本章小结
• 第三章 传输线理论场路混合时域计算方法
•   3.1 Maxwell方程和Yee元胞
•   3.2 三维FDTD公式
•   3.3 数值色散及稳定条件
•   3.4 吸收边界条件
•     3.4.1 吸收边界介绍
•     3.4.2 算例分析
•   3.5 总场边界条件
•     3.5.1 等效原理
•     3.5.2 平面波加入
•     3.5.3 算例
•   3.6 FDTD方法求解传输线方程
•     3.6.1 时域电报方程
•     3.6.2 一维FDTD公式
•     3.6.3 算例分析
•   3.7 场路结合法
•     3.7.1 验证分析
•     3.7.2 算例分析
•   3.8 本章小结
• 第四章 传输线理论频域计算方法
•   4.1 频域电报方程
•   4.2 双导体传输线
•     4.2.1 双导体传输线BLT方程
•     4.2.2 算例分析
•   4.3 多导体传输线
•     4.3.1 多导体传输线BLT方程
•     4.3.2 算例分析
•   4.4 强电磁脉冲激励下的传输线
•     4.4.1 强电磁脉冲激励下的传输线BLT方程
•     4.4.2 算例分析
•   4.5 非线性负载传输线
•     4.5.1 Volterra方程
•     4.5.2 算例分析
•   4.6 理想地面上的传输线
•     4.6.1 理想地面上传输线的BLT方程
•     4.6.2 算例
•   4.7 非理想地面上的传输线
•     4.7.1 非理想地面上传输线的电报方程
•     4.7.2 地面的反射与透射
•     4.7.3 传输线激励场
•     4.7.4 算例分析
•   4.8 本章小节
• 第五章 电磁防护
•   5.1 接地
•     5.1.1 安全接地
•     5.1.2 信号接地
•   5.2 布线
•     5.2.1 多导体传输线方程
•     5.2.2 分布参数
•     5.2.3 传输线链参数矩阵方程
•     5.2.4 边界条件
•     5.2.5 算例分析
•   5.3 屏蔽电缆
•     5.3.1 屏蔽原理
•     5.3.2 编织屏蔽体模型
•     5.3.3 屏蔽电缆响应计算
•     5.3.4 算例分析
•   5.4 本章小结
• 第六章 结束语
•   6.1 全文总结
•   6.2 不足及下一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 胡宗奇

导师: 魏兵

关键词: 强电磁脉冲源,场路结合方法,方程,电磁感应特性,电磁防护

来源: 西安电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 西安电子科技大学

分类号: O441

DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.002176

总页数: 120

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