[发明专利]一种基于场路耦合的含贯穿线缆机箱内电路干扰预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及机箱电磁兼容设计领域，具体是一种基于场路耦合的含贯穿线缆机箱内电路干扰预测方法。

背景技术

军用电子设备工作于恶劣的电磁环境中，高功率微波武器以及高空核爆等都会产生强电磁干扰，处于屏蔽机箱内的电子设备由于机箱电磁屏蔽作用会受到一定的保护，但系统间的贯穿线缆耦合空间中电磁干扰，产生感应电流，并沿线缆传导至机箱内电子系统，内部电路会对上述干扰产生电压(电流)响应，这些干扰信号轻则使系统性能降级，重则使系统无法工作甚至造成永久性损伤。

21世纪初Er-Ping Li、Weiliang Yuan和H.N.Phyu提出了一种场路混合(MOM-MNA)解决方法，采用矩量法(MOM)求解外部空间中电磁波在线缆上的感生电流，并基于诺顿等效定理获得贯穿线缆外部电磁干扰等效激励源电路模型，而内部空间中电子系统的响应则应用传统路理论进行时频域的求解，这种方法集合了全波算法计算精度高以及路解决方法高效快速的特点。

但该方法中由于采用纯路理论分析内部电子系统，受其分析频率范围的限制，无法保证高频段的计算精度，更无法反应内部电子系统微带线之间的耦合、辐射等高频效应，未能对内部电子系统的电磁效应进行完整建模。

所以应对上述场路混合方法进行改进，使其在保持原有特点的情况下提升其在高频段的建模精度，在设计初期就应当分析电磁波通过贯穿线缆耦合进入屏蔽机箱而在内部电路上引起的干扰，从而在研发初始阶段就对电子系统设计提出一定的电磁兼容性要求，并规避干扰峰值频点，这对工程中提升电子设备电磁兼容性能具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中处理电磁敏感性问题的方法对于内部空间的电磁敏感性无法保证高频段的计算精度以及无法反应内部电子系统微带线之间的耦合、辐射等高频效应，不能对内部电子系统的电磁效应进行完整建模的问题。

为此，本发明提供了一种基于场路耦合的含贯穿线缆机箱内电路干扰预测方法，包括如下步骤：

步骤101、对机箱外部电磁波干扰源进行建模，确定外部空间电磁干扰；

步骤102、划分研究对象模型为内外空间子域，外部空间子域包含屏蔽机箱壳体、与机箱相接的线缆，内部空间子域包含内部电路系统；

步骤103、采用矩量法对外部空间中电磁波在线缆上的耦合效应进行建模，求解其在外部电磁干扰辐照下的感生电流，基于诺顿等效定理同时添加描述贯穿线缆进入机箱和与内部电子系统连接方式的集总电路元件，获得贯穿线缆的外部电磁干扰等效激励源模型；

步骤104、采用部分等效源电路法对电子设备机箱内部电路进行建模，提取印制电路板微带线‘骨架’的等效电路模型，添加复杂电路元件；

步骤105、将步骤103所获取的贯穿线缆电磁干扰的等效激励源模型作为激励，加载于步骤104所提取的内部电子系统部分等效源电路法模型；

步骤106、采用修正节点分析法求解步骤105所示电路网络，计算得内部电子系统各个节点的时频域响应，进行屏蔽机箱内部电子系统特性分析；

上述步骤103、采用矩量法对外部空间中电磁波在线缆上的耦合效应进行建模，求解其在外部电磁干扰辐照下的感生电流，基于诺顿等效定理同时添加描述贯穿线缆进入机箱和与内部电子系统连接方式的集总电路元件，获得贯穿线缆的外部电磁干扰等效激励源模型包括如下步骤：

步骤201、建立屏蔽机箱壳体以及与之相连的线缆模型，并添加步骤101所得外部电磁干扰辐射源；

步骤202、应用矩量法求解线缆在电磁波照射下的感生电流，由诺顿定理可知线缆与机箱连结点处的电流值即为等效源的短路电流I_SC；

步骤203、在连结点处施加δ激励电压，再次运用矩量法计算连结点处的电流值，由式[Z_in]＝[V_n(ω)]/[I_n(ω)]求得贯穿线缆的外部电磁干扰等效激励源输入阻抗，其中[V_n(ω)]和[I_n(ω)]分别是节点的外加电压和感应电流矩阵，[Z_in]为阻抗矩阵；

步骤204、确定表征线缆进入机箱方式和与内部电路连接形式的集总元件R_T、L_T、R_C、C_C，其中，R_C、C_C分别代表线缆与机箱的漏阻以及电容；