大系统强电磁脉冲综合仿真解决方案
系统级电磁脉冲模拟试验技术

系统级电磁脉冲模拟试验技术系统级电磁脉冲(Electromagnetic Pulse, EMP)是一种短时、高能量的电磁辐射,可对电子设备、通信系统和电力网络等基础设施造成严重影响。
为了评估和强化这些系统对EMP的抵抗能力,模拟试验技术显得尤为重要。
本文将就系统级电磁脉冲模拟试验技术进行探讨,包括其意义、技术原理、设备要求、试验方法及未来发展。
一、技术意义系统级电磁脉冲模拟试验技术的研究意义在于,通过对系统级EMP抵抗能力的测试评估,提高关键基础设施和军用设备的抗毁性,确保其在面临电磁脉冲威胁时能保持正常运行,从而增强国家安全和防御能力。
二、技术原理系统级电磁脉冲模拟试验技术的核心原理是利用专门设计的设备产生高能量、短时、宽频谱的脉冲辐射,模拟真实场景下的EMP效应。
这种脉冲辐射模拟出来的电磁场具有较高的峰值功率和快速上升时间,能对设备系统产生快速、强烈的影响,使其处于电磁脉冲辐射下的工作状态,从而评估其抗毁性能力。
三、设备要求系统级电磁脉冲模拟试验的关键设备包括脉冲发生器、天线装置、辐射控制和测量系统。
脉冲发生器负责产生高能量、宽频谱的脉冲辐射,天线装置用于有效辐射脉冲信号,辐射控制系统用于控制辐射方向和范围,测量系统则用于对被测系统的电磁响应进行记录和分析。
四、试验方法系统级电磁脉冲模拟试验主要有暴露试验和功能性试验两种方法。
暴露试验主要通过暴露被测系统于电磁脉冲辐射环境下,观察其受到的影响和承受能力,以评估其电磁抗毁性能;功能性试验则是在电磁脉冲辐射下测试被测系统的工作状态和性能,以判断其在EMP环境下是否能正常工作。
五、未来发展随着电子设备和通信系统的不断发展,电磁脉冲模拟试验技术也将不断完善。
未来,在脉冲辐射的模拟精度、试验的真实性和被测系统的复杂性等方面将会有更多创新和突破。
还应加强国际合作,共同推动电磁脉冲模拟试验技术的发展,增强全球范围内的电磁抗毁性能力。
在电磁脉冲模拟试验技术的探讨中,通过对其意义、技术原理、设备要求、试验方法及未来发展的阐述,可以更全面地认识到系统级电磁脉冲模拟试验技术对国家安全、国防事业和关键基础设施的重要性,同时也为未来该领域的研究和发展提供了一定的思路和参考。
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》

《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》一、引言随着现代电子技术的飞速发展,电磁脉冲(EMP)对电子设备和系统的干扰问题日益突出。
电磁脉冲抗扰系统作为保护电子设备免受电磁干扰的重要手段,其设计和应用显得尤为重要。
本文将介绍一种基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用,以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、系统设计1. 系统概述本系统以MARX发生器为核心,通过产生高电压、大电流的电磁脉冲信号,对电子设备进行抗扰测试。
系统主要包括MARX 发生器、脉冲形成网络、能量输出电路、控制系统及测量装置等部分。
2. 核心部件设计(1)MARX发生器设计MARX发生器是本系统的核心部件,其作用是产生高电压、大电流的脉冲信号。
设计时需考虑其电压、电流的稳定性、可靠性及重复性等指标。
此外,还需考虑其与脉冲形成网络的配合,以确保脉冲信号的传输效率和准确性。
(2)脉冲形成网络设计脉冲形成网络用于将MARX发生器产生的脉冲信号进行整形和放大,以满足抗扰测试的需求。
设计时需考虑其响应速度、稳定性及抗干扰能力等因素。
3. 系统工作流程系统工作时,首先由控制系统发出指令,触发MARX发生器产生脉冲信号。
然后,脉冲信号通过脉冲形成网络进行整形和放大,再通过能量输出电路对电子设备进行抗扰测试。
在测试过程中,测量装置实时监测并记录数据,以便后续分析。
三、系统应用本系统可广泛应用于军事、航空、航天、船舶、电力等领域的电子设备抗扰测试。
在军事领域,可用于雷达、导弹制导等设备的抗干扰性能测试;在航空、航天领域,可用于飞机、卫星等设备的电磁兼容性测试;在船舶和电力领域,可用于船舶电力系统和变电站的电磁干扰防护。
四、实验与分析为验证本系统的性能,我们进行了多次实验。
实验结果表明,本系统能够产生稳定、可靠的电磁脉冲信号,且具有较高的重复性。
在抗扰测试中,本系统能够有效地模拟各种电磁干扰场景,为电子设备的抗干扰性能提供有力的测试手段。
计算机机箱的电磁脉冲耦合模拟仿真

4 结论
通过电磁脉冲对计算机机箱的耦合透入仿真分析,可以 得到:
(1) 高频强电磁脉冲很容易通过孔缝耦合进入计算机 机箱,透入机箱的电磁场瞬间峰值较大,功率流密度很强,
·2786·
系统仿真学报 JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION
Vol. 16 No. 12 Dec. 2004
计算机机箱的电磁脉冲耦合模拟仿真
陈修桥 1,胡以华 1,张建华 1,黄友锐 1,2,何 丽 1
(1 电子工程学院, 合肥 230037; 2 安徽理工大学, 淮南 232001)
摘 要:强电磁脉冲能量通过小孔、缝隙等耦合到计算机机箱内,会对计算机产生干扰和破坏作用。
本文应用时域有限差分法模拟了电磁脉冲对计算机机箱的耦合透入过程,通过分析机箱中电磁场和
电磁能量随时间的变化曲线,得出了机箱中电磁脉冲的耦合变化特征。电磁脉冲对计算机机箱的耦
合模拟计算可用于指导计算机系统的电磁兼容、干扰和防护研究。
P = E×H
(4)
x 方向的分量为
Px = E y ⋅ H z − Ez ⋅ H y
(5)
ANSYS软件用于大功率脉冲电源仿真设计

18 © 2011 ANSYS, Inc.
May 31, 2013
用ANSYS软件解决关键技术问题
PCB板和元器件布局
ANSYS Q3D Extractor输入MCAD和ECAD几何模型,如PCB布局和元件布局, 并从关键器件上提取电气寄生参数,如环路电感、电容。可以在ANSYS Simplorer或者 Ansoft Designer中利用这些寄生参数来研究其对电路性能的影 响。从而优化电路设计,改善PCB布局和元件布局等。
May 31, 2013
背景介绍
工业辐照
7
© 2011 ANSYS, Inc.
May 31, 2013
背景介绍
目前在国内的高能粒子加速及雷达发射领域,大多采用工频率高 压电源及“闸流管/PFN/脉冲变压器”组成的线型调制器方案,技术相 对落后。
固态调制器技术是随着电力电子技术的发展及功率开关器件高速 度大功率背景下发展的新技术,与线型调制器相比,有以下优点:
May 31, 2013
用ANSYS软件解决关键技术问题
基于前述的关键技术问题,开发固态调制器最理想的方法是有利 用性能优异的软件仿真平台,在制作物理模型前,通过仿真分析最大 限度地真实地反映物理模型的各种物理特性,通过全方位分析虚拟模 型,优化模型性能,节约开发时间和成本。
16 © 2011 ANSYS, Inc.
对脉冲变压器原副边的终端阻抗建模,提高模型精度
35 © 2011 ANSYS, Inc.
May 31, 2013
ANSYS固态调制器方案
利用ANSYS软件平台功能考虑的下一步优化方向:
利用Q3D进一步提取PCB寄生参数,包括背板、驱动开关板、接地线和端口连接 利用Q3D进一步提取高压电路的寄生参数,包括RC网络和阴极引线环路 提高磁控管等效模型精度:采用“反向偏置二极管负载模型”或“压敏电阻模型” 吸收电路二极管采用Spice模型 储能电容采用等效电路 ………………………………
脉冲强磁场测量系统的设计与仿真分析

脉冲强磁场测量系统的设计与仿真分析
刘俊;徐雁
【期刊名称】《电测与仪表》
【年(卷),期】2006(043)009
【摘要】分析了脉冲强磁场测量的原理,介绍了感应线圈的设计和标定以及可能采用的三种积分器,然后结合具体的参数对由三种积分器构成的脉冲强磁场测量系统进行了仿真.分析和仿真说明,通过设计适当线圈尺寸,并结合数字积分,可以准确地测量70T的脉冲强磁场,测量准确度可达±0.2%.
【总页数】5页(P11-14,36)
【作者】刘俊;徐雁
【作者单位】华中科技大学,电气与电子工程学院,武汉,430074;华中科技大学,电气与电子工程学院,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】TM937
【相关文献】
1.应用于变电站接地测量系统的脉冲电源的设计与仿真 [J], 朱士加;李琳;颜湘武
2.基于虚拟仪器的脉冲强磁场测量系统 [J], 胡明同;罗浩;曾凡荣;夏正才
3.基于虚拟仪器的脉冲强磁场测量系统 [J], 胡明同;罗浩;曾凡荣;夏正才
4.基于转角样品杆的脉冲强磁场电输运测量系统 [J], 刘沁莹; 王俊峰; 左华坤; 杨明; 韩小涛
5.脉冲强磁场下的电极化测量系统 [J], 刘婉馨; 陈瑞; 刘永杰; 王俊峰; 韩小涛; 杨明
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一种强电磁脉冲模拟器的仿真及验证研究

现代电子技术Modern Electronics TechniqueNov. 2023Vol. 46 No. 222023年11月15日第46卷第22期0 引 言在当前电子信息科技飞速发展的时代,强电磁脉冲因其具备能量强度大、峰值强度高、作用范围极广、破坏力强大等特点,越来越受到国内外学者的广泛关注[1⁃6]。
为了进行电气电子产品、武器装备等抗电磁脉冲干扰能力的检验、考核和验收,美国率先在美军标MIL⁃STD⁃461E 中提出了辐射敏感度实验方法。
我国现有最新标准GJB 151B —2013中的RS105测试项也详细规定了电磁脉冲测试的方法和等级[7]。
国内近些年来在强电磁脉冲领域,特别是关于强电磁脉冲模拟器的课题有很多的研究成果。
康宁等人利用电磁仿真软件CST 仿真了锥形结构电磁脉冲模拟器试验装置中场的分布,通过仿真DOI :10.16652/j.issn.1004⁃373x.2023.22.006引用格式:王鹏飞,刘恩博,李贤灵,等.一种强电磁脉冲模拟器的仿真及验证研究[J].现代电子技术,2023,46(22):28⁃32.一种强电磁脉冲模拟器的仿真及验证研究王鹏飞, 刘恩博, 李贤灵, 王海星, 张宗兵, 田清文(广州广电计量检测股份有限公司 电磁兼容研究所, 广东 广州 510656)摘 要: 用于GJB 151B —2013中RS105测试项目的平面金属板有界波模拟器,其过渡段上下对称能保证产生快前沿脉冲,并使得测试系统所占空间相对较小;且该模拟器中的平行板段会使得有效测试空间相对较大。
为实现GJB 151B —2013中RS105项目测试虚拟化、便捷化,文中基于有限积分技术算法(FIT )的电磁仿真软件CST ,通过仿真与实测相结合的方法,对平面金属板有界波模拟器的仿真进行研究,提出一种与该脉冲模拟器等比例的仿真模型,并对该模拟器仿真模型的电场分布特性进行分析。
结果表明,所提模型的仿真结果与实测结果非常接近,RS105试验设备测试空间中的电场分布基本均匀,沿传播方向电场逐渐减小,而且电场关于测试系统中心的轴线呈对称分布。
毕业设计——电磁脉冲模拟器空间电场测量系统的硬件电路设计及仿真

毕业设计——电磁脉冲模拟器空间电场测量系统的硬件电路设计及仿真(总40页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--毕业设计(论文)任务书课题名称电磁脉冲模拟器空间电场测量系统的硬件电路设计及仿真系别电气信息系专业班级姓名学号毕业设计(论文)的主要内容及要求:内容:1、首先了解强脉冲功率电源的工作原理,电场测量技术的理论基础和基本方法,设计相关硬件电路,包括传感器电路、接口转换电路;2、对各种电场测量方法和原理进行分析,选择合适的一种方法测量强脉冲功率电源的电场强度,对电场空间和时间分布进行计算;3、学习使用OrCAD/PSpice等硬件电路仿真软件,VB等编程软件。
4、总结编排材料,撰写毕业设计论文,进行毕业答辩。
要求:1、论文要求格式规范,字迹清晰,应有中英文摘要、关键词并附两张大图;2、论文要求所设计的测量系统有详细的理论分析和设计依据计算;3、论文最后应附有5000汉字的相关英文资料翻译。
指导教师签字:日期:年月日电磁脉冲模拟器空间电场测量系统的硬件电路设计及仿真摘要本文针对有界波EMP(电磁脉冲)模拟器的研究,电磁脉冲模拟器作为外部高能脉冲激励源,为实验研究复杂电磁环境中的电磁预测问题提供了必要的技术支持。
在学习模拟器原理及结构的基础上设计了一套小型平行板电磁脉冲模拟器空间电场测量系统。
该系统包括电场测量探头、信号调理电路,高速数据采集部分。
其中高速数据采集部分采用了加拿大AlazarTech公司的高速数据采集卡ATS9350。
本文在查阅了大量文献的基础上,对各种电场测量系统的方案进行了综述与比较。
对电磁脉冲模拟器的构成及其脉冲源进行了初步探究和分析。
本设计使用OrCAD/PSpice软件绘制了信号调理电路的原理图,并模拟电场探头感应脉冲电场所产生的电压脉冲信号进行了激励源的设计,并用此激励源对原理图进行了PSpice仿真验证,得出了想要的信号调理结果。
系统级电磁脉冲模拟试验技术

系统级电磁脉冲模拟试验技术系统级电磁脉冲(EMP)是一种高能电磁辐射,当它与电子设备和系统相互作用时,可能对其产生破坏性影响。
对EMP的模拟试验技术的研究和发展变得至关重要。
本文将介绍系统级EMP模拟试验技术的基本原理、现有技术和发展趋势。
一、系统级EMP的基本原理系统级EMP模拟试验技术旨在对电子设备和系统在面对真实EMP事件时的抗干扰能力进行测试。
EMP的特点包括高能量、宽频谱和瞬时性,它可能通过导弹发射、核爆炸或天然原因引发,对导航系统、通信设备、电力系统等造成严重影响。
模拟试验技术的目标在于能够准确再现真实EMP场景,评估被测设备的抗干扰性能。
二、现有系统级EMP模拟试验技术1. 电磁场发生器传统的EMP模拟试验常通过使用高压脉冲发生器产生快速变化的电磁场,模拟真实EMP事件对设备的影响。
高压脉冲发生器通常包括脉冲发生部分和辐射天线部分,能够在短时间内释放大量能量,并产生宽频谱的电磁辐射。
2. 仿真计算基于数值仿真技术,可以对系统级EMP场景进行模拟计算,从而评估设备的抗干扰性能。
通过构建真实场景的数值模型,包括领域辐射、耦合传导等效应,可以计算设备在不同工作状态下的脆弱性和抗干扰性。
3. 实际场景验证为了验证数值模拟的准确性和完整性,还可以进行实际场景验证。
这通常包括在实际环境中对被测设备进行系统级EMP模拟试验,观察其在真实场景下的表现,从而得到更为可靠的抗干扰性能评估。
三、系统级EMP模拟试验技术的发展趋势1. 多维仿真与综合评估未来系统级EMP模拟试验技术将更加注重多维仿真,包括考虑脉冲波形、频率、功率等多个因素的综合影响。
通过综合评估,可以更准确地判断设备在不同场景下的抗干扰能力。
2. 高度集成与自动化测试随着电子设备的复杂性增加,未来的EMP模拟试验技术将朝向高度集成和自动化测试发展。
这将提高测试效率,并能够更全面地覆盖设备的各个工作状态。
3. 物理仿真与虚拟验证未来还将注重物理仿真与虚拟验证的结合,通过全面的物理仿真和虚拟验证,可以更好地识别设备的脆弱性和抗干扰性,从而指导设备的设计和改进。
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大系统强电磁脉冲综合仿真解决方案一、必要性电磁兼容(EMC)已经成为一个日益严重的环境污染源,这是因为:●越来越多电器设备的投入使用●IC时钟频率的越来越高●辐射源辐射功率的增大●设备抗干扰性的减弱●无线通信的迅速发展诸如此类的原因使得同一环境中各种设备既能正常工作又互不干扰变得越来越困难,同时这种电磁环境对人类的健康产生了越来越大的危害,系统(汽车、飞机、舰船、导弹、卫星等)中的机箱电磁泄露,设备之间的相互干扰导致彼此的器件的误动作,解决电磁兼容性问题已经刻不容缓。
解决电磁兼容性问题不能只靠运气和测试,测试的时间成本和费用成本都非常高,利用电磁分析工具可以高效地解决电磁兼容问题,提高产品竞争力。
EMC问题成为电子设备设计流程中一个非常重要的环节,并且贯穿设计流程的各个阶段。
人们往往要将大量资金和时间花费在样机生产和EMC测试的循环流程中。
而通常来说,整个测试需要花费很长的时间并要支付高额的测试费用,不利于产品的快速研发。
在90年代后期,国家已经明确制订了电子设备的电磁兼容性标准和规范以及严格的认证措施,规范国内外产品的电磁兼容性能。
而传统的设计流程依然遵循经验设计——样机生产——测试的模式,也就是常说的Try and Cut方法,一旦测试不能通过,就必需按照设计流程重新开始!无疑,这样做的代价是冗长的设计周期和高昂的成本。
在科学技术日益发展的今天,针对传统设计模式解决电磁兼容性问题的弊端,利用计算机仿真技术在设计前期对系统电磁兼容性能进行模拟分析,即所谓的design-level analysis,找出影响电磁兼容性能的关键因素,有针对性的加以改进,将很多的设计风险扼杀在萌芽状态,从而能大大缩短设计周期和节省设计成本。
二、选型分析目前国际上主流商业机箱EMC的软件有:美国Ansys公司旗下的ANSOFT-HFSS;美国REMCOM 公司的XFDTD;德国CST公司的CST MS工作室;在上述三款软件中,HFSS是采用频域有限元法(FEM)解决EMC问题。
采用有限元法,无法仿真超宽带EMC问题,适合窄带强谐振结构仿真。
在EMC分析中,噪声源非常复杂,有限元法不能添加任意的激励信号,因此无法真实模拟外来诸多复杂噪声源的影响。
美国REMCOM 公司的XFDTD 采用时域有限差分法(FDTD),能够进行宽带仿真,时域算法可以仿真任意的激励信号,软件采用六面体网格,但对于电磁兼容分析中的常常需要考虑的精细结构没有很好的算法,需要精确的网格剖分才能求解,计算巨大系统模型中的精细结构比较困难。
采用的是强攻,即对所有的模型需要划分网格。
在设备中常采取的各类屏蔽手段如导电橡胶、金属丝网、散热孔缝等计算困难。
CST的MS工作室采用先进的时域传输线矩阵法(TLM),软件首先用冲击脉冲作为激励源,冲击脉冲在时域的宽度趋于无限窄,从频域来说,它能覆盖无限宽的频率范围;当以这个冲击脉冲来激励整个系统时,在时域得到的将是此脉冲与系统函数即h(t)的卷积,对应于频域,结果将是系统函数H(s)与冲击脉冲的频域响应的乘积,由此我们得到H(S),即整个系统的频域响应。
由于以上的求解原理,只需要一次求解就可以得到系统在整个频域的响应,如系统的屏蔽效能曲线。
软件采用八叉树网格体系,并含有缝隙、搭接、通风孔、风扇、散热片等精简模型,不需要精细的网格就可以处理系统中的这些精细结构,这些精细结构会对设备的电磁兼容特性产生比较大的影响。
另外,MS的时域算法特点,决定了软件中可以输入任意的激励信号来模拟外来的噪声源。
此外,CST 还提供专业的部件级、系统级、平台级电磁兼容仿真软件,全部集成在一个仿真计算平台下,为后续构建整个系统平台的EMC全面解决方案打下基础。
三、厂商比较美国Ansys公司旗下的ANSOFT-HFSS;美国REMCOM 公司的XFDTD;德国CST公司的CST MS工作室;在上述三款软件中,HFSS无法仿真电大尺寸模型,频域有限元算法所能计算的最大电尺寸为50个波长,采用的四面体网格,需要对模型的每个细节部位都进行网格剖分,计算复杂模型对计算机的内存要求会非常高,计算速度会非常慢。
而且其频域算法,只能逐个频点仿真,采用插值的方法计算宽带问题。
美国REMCOM 公司的XFDTD与MS两者从字面上都是采用的时域算法,但它们采用的实际计算方法截然不同。
这就导致了两者在仿真上性能很不相同。
主要体现在:美国REMCOM 公司的XFDTD是基于有限差分法,能够计算电大尺寸模型,并能计算宽带问题,一次计算给出整个频带上的所有结果。
但没有精简模型,需用对结构的细节部位进行精密的网格剖分,因而计及缝隙、搭接等精细结构时计算速度慢,计算量也很大。
CST的MS工作室采用传输线矩阵法(TLM),能够快速地得出整个系统的电磁兼容特性,包含机箱的屏蔽效能等。
传输线矩阵法是时域算法,可以输入任意的时域信号作为激励信号来模拟EMC分析时复杂的噪声源。
适用于宽带信号频段的仿真,换言之,一次仿真便得出整个带宽内的电磁特性。
适用于电大尺寸模型的求解,且允许大模型中含有极小的细节部位,软件中自带精简模型库,可以对缝隙、搭接、通风孔、散热片、电缆等模型进行精简建模仿真,不需要对精简模型进行网格剖分,可以快速的获得这些精细部位对整个系统性能的影响。
综上所述,CSTMS工作室是一款非常完善的EMC分析工具,可以分析机箱、机柜、分系统、系统在整个频带上的各种电磁兼容特性。
详细比较参考表格:四、产品的基本功能、性能指标⏹时域传输线矩阵法(TLM) 专业级电磁兼容仿真软件⏹导入CST印制板工作室和CST电缆工作室空间三维宽带电流分布,完成系统级时域宽带EMI仿真⏹内置无需划分网格的精简模型:多层复合材料板、散热孔缝阵列、导电屏蔽胶条、搭接、屏蔽网和屏蔽膜、紧固螺丝等,使得仿真速度有数量级地提高⏹独特的Octree/Lumping网格技术,支持非结构性子网,网格压缩率大于80% ⏹内置材料库,自定义材料内置国军标雷击、强电磁脉冲EMP激励强度和波形⏹专业GJB1389和GJB151A系统整机和分系统的瞬态和稳态电磁效应仿真软件⏹强电磁脉冲下三维结构中电缆线上的感应电压电流⏹支持任意三维基于转移阻抗的屏蔽同轴线和燕尾槽⏹支持电、磁、吸收和仿真区域外半波暗室地面等边界条件⏹支持电路和波导端口、平面波以及远场近场源激励⏹支持三维结构尺寸的参数化⏹支持任意时域波形激励信号⏹支持多端口、多模式的单独、分别及同时激励⏹直接形象地显示1米、3米、10米法场强桶状分布图⏹GJB5240机箱屏效快速标定⏹含印制板插板和互连线缆的工程机箱电磁谐振快速仿真⏹支持多路多核和高速GPU并行计算⏹对导入的CAD结构无需任何修复即可直接进行电磁仿真⏹各类S参量输出和远场输出⏹支持CST DS协同场路仿真五、工作原理CST 机箱机柜EMC分析软件基于传输线矩阵(TLM)的算法,能快速准确仿真机箱机柜等结构的EMC特性,软件首先用冲击脉冲作为激励源,冲击脉冲在时域的宽度趋于无限窄,从频域来说,它能覆盖无限宽的频率范围;当以这个冲击脉冲来激励整个系统时,在时域得到的将是此脉冲与系统函数即h(t)的卷积,对应于频域,结果将是系统函数H(s)与冲击脉冲的频域响应的乘积,由此我们得到H(S),即整个系统的频域响应。
由于以上的求解原理,只需要一次求解就可以得到系统在整个频域的响应,如系统的屏蔽效能曲线。
在进行系统级EMC分析时,由于机箱本身的尺寸往往很大,同时机箱本身会有一些孔、缝隙等细微结构(这些细微结构对EMC分析来说往往是至关重要的),这么大的尺寸比对用仿真软件所采用的网格划分技术来说,提出了严峻的挑战。
在这种情况下,从一定程度上来说求解技术尤其是网格划分技术对仿真的准确性和速度起着决定性作用。
CST MS工作室采用独特的精简模型及嵌入式网格技术,并采用独特的Octree网格合并技术,在保证计算准确性的前提下,大大提高了计算速度。
CST MS工作室内嵌美军标雷击标准MIL-STD-464A,200kA冲击电流从F-15鹰式战斗机的机头部击入、左机翼击出,CST MS可以方便地得出机翼(或者驾驶舱)内磁场强度以及机翼内一根屏蔽电缆上所激励起来的瞬态电流。
铝蒙皮、起落架缝隙、驾驶舱导电涂层均采用精简模型替代。
传输线矩阵法(TLM)传输线矩阵法(Transmission Line Matrix Method错误!未找到引用源。
, 简称TLM)与时域有限差分法类似,是一种在时域中求解电磁场问题的数值方法。
它基于惠更斯原理的离散模型把被研究的媒质在空间和时间上进行双重离散化,然后选取适当的初始条件和边界条件,利用由传输线构成的网络来模拟离散化空间,通过空间电磁场方程与传输线网络电压电流方程之间的相似性,确定网络响应,以求得电磁场的时域解。
最后通过傅立叶变换得到待求空间的频域解,从而提取各种电磁参数。
传输线矩阵法具有一些非常突出的特点,主要包括以下几个方面。
(1)广泛的适用性与通用性。
这是传输线矩阵法最主要的优点。
TLM网络能够很好地反映电磁场的性质以及电磁波在边界上和各种媒质中的关系,因此该方法能够适用于各种电磁问题的分析。
这一特点也为通用程序的编写创造了条件。
利用一个基于TLM的计算程序,对不同的问题只需要修改有关部分即可。
当建立起数学模型后,复杂的电磁结构就可被模拟。
媒质的非均匀性、非线性、各相异性等均能够进行仿真计算。
随着吸收边界条件的逐步改进,计算结果的精度、稳定性与收敛性都有了很大的提高。
另外,TLM法也被广泛运用于热动力学、光学、声学等领域。
(2)直接时域计算。
传输线矩阵法直接把传输线上的电压与电流方程转换为差分方程,在这种差分格式中每个节点上的电压或电流仅与相邻节点的电压和电流及前一时刻该点的值有关。
这样随着时间的步进,就能直接模拟电磁波的传播及其与物体相互作用的过程,使电磁波的时域特性被直接反映出来。
这一特性使它能通过一次时域计算直接给出物体非常丰富的电磁场信息,给复杂的物理过程描绘出清晰的物理图象。
若需频域信息,只需傅氏变换(或在时间场值的计算过程中采用离散的傅氏变换)即可,而且在宽频谱的脉冲激励下可一次计算得到宽频带的信息。
(3)简单直观,容易掌握。
由于传输线矩阵法直接从惠更斯原理出发,利用传输线理论和概念,通过迭代,而不是繁复的公式推导,直接在时域中模拟电磁波的传播及其与物体作用的物理过程,所以它是一种非常简单直观的计算方法。
(4)节约存储空间。
传输线矩阵法所需的存储空间直接由所需的网格空间决定,与空间网格的总数N成正比。
而矩量法所需存储空间与N2成正比。
当N较大时,两者的差别是很明显的。
因此,TLM法可以计算更大的问题。