考虑邻近效应的空间弯曲线束电磁辐射快速计算方法研究

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线缆是电气电子设备产生电磁辐射的主要来源。因此,研究线缆电磁辐射问题对于电气电子设备和系统达到电磁兼容要求来说具有重要意义。在实际工程中,线缆常常捆扎成线束进行布线,由此产生的邻近效应不能忽视。且线束多呈现空间弯曲的形式,现有的解析方法无法解决此类问题,数值方法又太过费时费力。因此,本文开展了考虑邻近效应的空间弯曲线束电磁辐射快速计算方法研究,主要工作内容如下:(1)考虑邻近效应的线束分布参数矩阵的计算方法研究。对两种情况下考虑邻近效应的单位长度电容矩阵和电感矩阵的计算方法进行了推导。结合矩量法和广义电容矩阵对以一根传输线为参考导体情况下的计算方法进行了推导,结合矩量法和镜像理论对以无限大理想导电平面为参考导体情况下的计算方法进行了推导。分情况研究了矩量法中匹配点的选取原则,并对其进行了改进。而且用数值仿真验证了本文改进的方法的正确性,同时说明了它的快速性。(2)空间弯曲线束电流计算方法研究。将邻近效应对电流的影响体现在了单位长度分布参数的计算上,将空间弯曲线束等效成多段平直线束的级联,并用每一段平直线束的链参数矩阵表征它们,最后将每一段线束串联起来再结合终端约束条件求出线束上的电流。用数值仿真验证了本文方法的正确性,同时针对验证用的线束模型研究了线束离地高度、线缆绝缘层厚度与导线半径的比例以及线缆的数量这些因素对线束电流幅值的影响。(3)空间弯曲线束辐射电场快速计算方法研究。将每一根线缆上每一段电流当成一个赫兹电偶极子,将线缆两端接地部分也等效成赫兹电偶极子,用它们的镜像代替无限大理想导电平面,用所有赫兹电偶极子产生的辐射场的总和来近似空间弯曲线束的辐射场。分别用数值仿真和实验验证了本文方法的正确性,通过本文方法和数值仿真的时效性对比,说明了本文方法的快速性。最后针对数值仿真验证时用的线束模型,研究分析了线束离地高度、线缆绝缘层厚度与导线半径的比例以及线缆的数量这些因素对线束电场幅值的影响。
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