舱室电磁环境评估方法研究

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电磁环境(electromagnetic environment)是指存在于给定场所的所有电磁现象的总和。目前绝大多数仪器设备、灵敏器件和传感器都处于某种形式的电大尺寸屏蔽室内,电子系统所受威胁更多的来自舱室内辐射源在舱室内多次反射形成的“舱室内电磁环境”。由于舱室的谐振现象,这种耦合能量远强于设备之间的耦合,对电磁兼容设计提出了挑战。本文针对屏蔽良好的舱室采用混波室理论提出了一套行之有效的电磁环境评估方法,主要完成工作如下:1.从确定性的腔体理论和电大舱室的统计理论出发分析了混波室的基本理论。从麦克斯韦方程出发分析了混波室内模式数及品质因数(Q)的概念;通过Hill的平面波叠加原理分析混波室内电场分布规律、场强概率分布函数、极值分布函数及场分布的不确定度计算并给出了广义极值理论相关定义。2.分析舱室满足建立电磁混响场的基本条件,确定舱室电磁环境与混波室电磁环境的异同点,确定在200MHz以上使用混波室理论分析舱室内电磁环境。3.对舱室加载及未加载状态下的场均匀性依照GB/T 17626.21进行了实验校验,结果显示3块吸波材料加载下,场均匀性符合要求;将舱室试验电场分布与理论电场分量的瑞利分布进行拟合,并通过了95%置信区间下的K-S检验;分析了舱室内场的各向异性系数,结果显示达到“良好”等级要求;以广义极值分布理论对形状参数k进行了拟合,结果显示舱室在400MHz以上达到理想过模状态。试验结果表明舱室内部形成的场满足电磁混响场的要求。4.采用高频结构仿真器(High Frequency Structure Simulator HFSS)仿真分析加载程度、加载方式对舱室的影响,并与加载试验对照分析,确定将舱室Q值作为加载量的表征。采用频域Q值测试方法对舱室多种加载状态下Q值进行了测试,实验结果与仿真对应。5.确定采用等效吸收截面参数分析EUT的Q值损耗,并基于理论推导对已知EUT的加载舱室Q值进行预估,实验验证了采用等效吸收截面分析加载舱室Q值的可行性。6.理论分析了理想混响场下,舱室Q值与舱室内部场分布的关系,并基于已经预估的加载舱室Q值对舱室内给定输入功率形成的最大电场与平均电场进行了预估,验证实验表明最大电场值在理论推导的上下95%置信区间内,场强均值基本吻合,最后对边缘场的场强进行了界定。
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