论文题目: 千兆赫兹横电磁波室的数值模拟
论文类型: 硕士论文
论文专业: 机械电子
作者: 蔡二平
导师: 蒋全兴
关键词: 千兆赫兹横电磁波室,时域有限差分法,有限元法,电磁兼容
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 千兆赫兹横电磁波(GTEM)传输室广泛应用于电磁兼容试验、电磁场生物效应的研究以及场探头的校准试验中。本课题就是用数值模拟的方法计算分析GTEM小室各部分的电性能,并且用数值方法辅助结构设计。影响GTEM小室性能的很重要的一部分就是小室的馈电接头段,其结构精细,局部场强不便于测量,这里采用三维时域有限差分法(FDTD)建模,编程计算GTEM小室的接头段高频高压下的电性能,算出了一种常规小室接头的场分布和宽频带驻波比特性,并且由场分布讨论小室接头的击穿电压,指出需要对常规接头加绝缘护套才能应用于更高压。要让GTEM小室应用于更高的电压,需要设计一种能耐高压,高频性能又好的馈电接头,这里使用基于有限元方法的电磁场计算软件HFSS辅助结构设计,达到了快速参数优化的目的.。GTEM小室的工作区分为前测试区和后测试区,测试区的场分布情况需要评估。本课题用三维FDTD方法对GTEM小室主体段建模计算,着重分析了后测试区的场分布,高次模以及场均匀性情况。计算结果显示该种GTEM小室的后测试区在频率为1GHz时仍能满足场均匀性要求。试验所得实测数据与计算结果有很好的一致性。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 GTEM 传输室数值模拟任务的提出
1.2 论文的主要研究内容
1.3 论文的研究意义
1.4 本论文的结构编排
第二章 相关背景知识介绍
2.1 电磁干扰及电磁兼容简介
2.2 电磁兼容测试的常用手段
2.3 GTEM 传输室的基本原理
2.4 GTEM 传输室的研究状况
第三章 用三维FDTD法分析小室的馈电接头段
3.1 内节点三维FDTD 格式
3.1.1 Maxwell 方程和FDTD 格式的Yee 氏网格
3.1.2 内节点的三维FDTD 迭代公式
3.1.3 由数值色散和数值稳定性条件确定空间和时间步长
3.2 GTEM 接头段三维结构的边界近似
3.2.1 GTEM 小室的接头段结构
3.2.2 结构边界的阶梯近似
3.3 激励源平面的设置
3.3.1 激励源类型的选择
3.3.2 激励源的引入和激励源平面场值的求解
3.4 边界条件的设置
3.4.1 吸收边界条件的选取
3.4.2 介质边界条件的选取
3.5 计算结果后处理与分析
3.5.1 正弦激励下的场分布
3.5.2 击穿电场的讨论
3.5.3 宽频带内驻波比的求解
3.6 自编FDTD 程序GTEMCa 的图形用户界面
第四章 用HFSS辅助设计小室的高频高压接头
4.1 有限元方法以及HFSS 概述
4.1.1 有限元方法原理
4.1.2 分片插值与基函数的选取
4.1.3 Helmholtz 方程的有限元解
4.1.4 电磁场有限元计算软件HFSS 介绍
4.2 GTEM 小室高压接头的设计
4.2.1 高压接头的初设计
4.2.2 用HFSS 对结构尺寸优化
4.3 高压接头加工出来后的GTEM 实测
第五章 用FDTD法分析GTEM小室主体段场分布
5.1 GTEM 小室主体段的 FDTD 模型
5.2 计算所得场分布的分析
5.2.1 后测试区的场分布及高次模讨论
5.2.2 后测试区垂直场分量均匀性分析
第六章GTEM小室后测试区场分布测量
6.1 试验目的
6.2 试验仪器
6.3 测试方案
6.4 后测试区场分量测量结果记录
6.5 测试数据处理和分析
6.5.1 场均匀性分析
6.5.2 TEM 主模分析
6.6 测试数据与计算数据的比较
第七章 结论与建议
致谢
参考文献
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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