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高功率电磁脉冲对舰船上电缆的耦合作用分析
| 论文题名： | 高功率电磁脉冲对舰船上电缆的耦合作用分析 |
| 关键词： | 电磁脉冲;屏蔽电缆;通信网络;通信系统;耦合效应;电磁干扰;阻抗特性;传输特性 |
| 摘要： | 屏蔽电缆广泛地应用于舰船上的通信网络和通信系统中来防止外界电磁脉冲的干扰。但是在一些情况下，例如核爆、雷电以及超宽带电磁脉冲环境中，这些系统都会不可避免地受到强电磁脉冲的冲击，从而导致大量的能量耦合进电缆中。电缆中激起的瞬态电流和电压将可能破坏较为敏感的电子器件和电路。因此准确地分析瞬态电磁场对电缆的耦合效应是非常有必要的。同时，多导体线缆、线缆网络等在各种通信系统中也被普遍地使用，因此，准确地分析各种脉冲电压对多导体线缆、线缆网络的传导耦合效应也是必不可少的。 本文首先重点研究了空间电磁场对屏蔽电缆电磁干扰的机理问题。我们把较为复杂的耦合系统分解为以下两个相对较简单的传输线系统，即电缆屏蔽层与大地组成的外传输线系统以及电缆屏蔽层与电缆芯线组成的内传输线系统，其中内、外传输线系统通过此屏蔽电缆的转移阻抗和转移导纳联系在一起，从而大大简化了计算的复杂度。应用以上方法计算了空间瞬态电磁场激励下的电缆屏蔽层耦合电流以及电缆芯线耦合电流。 接下来，我们应用有关数值法研究了多种电磁脉冲波形激励源作用下的多导体线缆、多导体线缆网络以及线缆接头的瞬态电压响应。所采用的数值方法包含矩量法（提取线缆分布参数）、FDTD方法（求解线缆上的瞬态电压）以及本征函数展开法结合矩量法（计算线缆连接处的切向电场）。在这部分内容中，我们主要研究了： 1. 三种不同线缆结构下，多导体线缆分布参数的提取。特别分析了线缆间距离较小时的邻近效应以及线缆周围介质不均匀对分布参数的影响； 2. 用FDTD方法，数值计算多种线缆结构情况下各导体的终端电压响应，包括近端串扰和远端串扰。在计算过程中，分析了由于线缆表面金属电导率有限大导致的趋肤效应激起的阻抗频变特性； 3. 建立线缆网络的导纳矩阵，数值求解不同线缆网络结构、不同端接条件下的线缆节点瞬态电压响应； 4. 研究多段级联线缆的阻抗特性和传输特性，并对线缆连接处模式个数的选取也进行了一定的讨论。 |
| 作者： | 许金晶 |
| 专业： | 电磁场与微波技术 |
| 导师： | 毛军发;尹文言 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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