电磁脉冲对屏蔽机箱孔缝耦合及毁伤效应研究

论文摘要

电磁脉冲可由核爆炸、雷电、高功率微波炸弹、电磁脉冲弹及其它方法产生,并能毁伤雷达通信系统和武器系统中的电子设备。如能毁伤电子设备中的晶体管、集成电路、电阻及电容、滤波器、继电器等电子元器件。电磁脉冲主要通过传导耦合、辐射耦合作用于屏蔽机箱。其耦合途径主要包括“前门耦合”与“后门耦合”。“前门耦合”是指电磁脉冲通过目标上的天线及传输线等耦合进系统内,以干扰或毁伤其前端电子设备;“后门耦合”是指电磁脉冲通过目标上的缝隙或孔洞耦合进系统,干扰或毁伤电子设备中的微电子器件和集成电路。通过“前门”耦合的能量有可能被系统的保护器件阻隔,而不会对系统产生干扰或毁伤。而屏蔽机箱上各种功用的孔缝是必不可少的,电磁脉冲通过“后门”耦合进入屏蔽机箱,并对其内的电子元器件进行干扰或毁伤则是不可避免的,也是电磁脉冲进入屏蔽机箱的重要途径之一。本文的主要研究内容就是电磁脉冲对屏蔽机箱的孔缝耦合及毁伤效应仿真研究。本文的主要研究内容包括在频域内用由有限元法编制的HFSS软件仿真研究了不同尺寸屏蔽机箱的屏蔽效能、屏蔽机箱上孔缝对屏蔽效能的影响、孔缝尺寸对最差屏蔽效能及对应频率的影响等;在时域内用由FDTD原理编制的XFDTD软件仿真研究了上升时间对电磁脉冲孔缝耦合的影响、孔缝场强增强效应、内置PCB板对孔缝耦合的影响、电磁脉冲对屏蔽机箱的毁伤效应、上升时间及入射场强对主板区域功率密度的影响等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本文研究背景及电磁脉冲武器的国内外发展现状
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 电磁脉冲武器的国内外发展现状
• 1.2 本文的研究目的与意义
• 1.3 本文的研究内容
• 2 电磁脉冲弹原理及脉冲信号简介
• 2.1 电磁脉冲弹基本原理
• 2.2 电磁脉冲信号简介
• 2.3 本章小结
• 3 有限元法和时域有限差分法
• 3.1 引言
• 3.2 有限元法简介
• 3.2.1 有限元法引言
• 3.2.2 有限元法的基本求解步骤
• 3.2.3 有限元法的边界条件
• 3.3 时域有限差分法简介
• 3.3.1 时域有限差分法引言
• 3.3.2 时域有限差分法的电磁学基础
• 3.3.3 时域有限差分法的Yee氏网格
• 3.3.4 时域有限差分法的数值稳定条件
• 3.3.5 时域有限差分法（FDTD）的吸收边界条件
• 3.4 本章小结
• 4 电磁脉冲对屏蔽机箱孔缝耦合的频域研究
• 4.1 引言
• 4.2 不同尺寸屏蔽机箱屏蔽效能的研究
• 4.2.1 谐振频率
• 4.2.2 机箱屏蔽效能的仿真设置
• 4.2.3 小机箱屏蔽效能研究
• 4.2.4 标准机箱屏蔽效能研究
• 4.2.5 超大机箱屏蔽效能研究
• 4.2.6 本节小结
• 4.3 孔缝尺寸对最差屏蔽效能及对应频率的影响
• 4.3.1 圆孔半径对最差屏蔽效能及对应频率的影响
• 4.3.2 方孔边长对最差屏蔽效能及对应频率的影响
• 4.3.3 矩形孔长宽比对最差屏蔽效能及对应频率的影响
• 4.4 本章小结
• 5 电磁脉冲孔缝耦合及毁伤效应研究
• 5.1 上升时间对孔缝耦合的影响研究
• 5.1.1 上升时间对机箱中心场强的影响
• 5.1.2 上升时间对孔缝中心场强的影响
• 5.2 孔缝场强增强效应研究
• 5.2.1 孔缝形状及尺寸对孔缝场强增强效应的影响
• 5.2.2 极化方向对孔缝场增强效应的影响
• 5.3 内置PCB板对孔缝耦合的影响
• 5.3.1 PCB板距机箱中心距离对孔缝耦合的影响
• 5.3.2 PCB板距机箱中心距离对机箱中心场强频谱的影响
• 5.4 电磁脉冲对机箱的毁伤效应研究
• 5.4.1 机箱内关键位置的功率密度
• 5.4.2 上升时间及入射场强对主板区域功率密度的影响
• 5.4.3 耦合进机箱关键位置的能量
• 5.5 本章小结
• 6 总结
• 致谢
• 参考文献