屏蔽电缆转移阻抗的测量与仿真方法研究

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随着火箭发动机测试系统内的电磁环境日益复杂,在试验过程中会产生各种电磁干扰。这些宽频且幅值很高的瞬态干扰一旦耦合进入电缆芯线,将对与电缆相连的终端设备的可靠性造成严重影响,致使整个测试系统无法正常工作。因此,研究屏蔽电缆转移阻抗的测量与仿真方法,对研究改善火箭发动机的电磁兼容性具有极其重要的意义,同时能够为测量系统抗干扰装置的研制提供理论支持。本课题在总结现有编织型屏蔽电缆转移阻抗计算方法的基础上,将外部时变电磁场辐射到编织层上引起响应的复杂性考虑进编织网的建模中,并对编织层有效厚度进行重新建模,提出了一种新的转移阻抗计算方法。此解析表达式与屏蔽电缆编织层的结构参数相联系。并将该方法的计算结果与其他计算模型和实际的测量结果相比较,验证了新计算模型的有效性。之后,利用新的计算模型分析了转移阻抗随编织层结构参数变化的规律。其次,利用三维建模软件Pro/Engineer建立了编织型屏蔽电缆的简化数值结构模型和近似数值结构模型,研究了在三维电磁场有限元分析软件AnsoftHFSS中利用编织型屏蔽电缆的两种结构模型建立有限元数值分析模型的方法,并通过算例验证了利用有限元数值分析方法求解屏蔽电缆转移阻抗的有效性。该方法解决了已有数值分析法求解轴径比大,并且局部结构尺寸小且复杂的编织型屏蔽电缆转移阻抗较困难的问题。最后,提出了一种基于时域响应的转移阻抗测量法,并将其形成简单易用的实验测量平台。该测量法无需对被测电缆进行特殊处理,保证了屏蔽层的完整性;采用场的测量方法,更接近电缆的实际应用环境,提高了测量结果的可靠性;设计了一种实验法测量非规则圆杆-平面型特性阻抗,解决了外回路阻抗匹配困难的问题。所开发的转移阻抗测量平台经过多次实验,验证了其有效性。之后详细分析了影响测量平台可测频率范围提高的原因。
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