脉冲激励混响室电磁分布特性仿真与试验技术

In a cavity, because of multi-path reflections and superposition of electromagnetic wave between the walls and devices, the diffuse fields will be formed with random propagation and polarization direction. Especially the resonance effects, there is a huge threaten to the aircraft, trains or large fuel tanks. Different with traditional diffuse field excited by continuous wave, in this proposal, the pulse was regarded as the excited resource and injected into the reverberation chamber. The model of time/frequency domain were built to simulated the electromagnetic field in a reverberation chamber excited by pulse based on the theory of electromagnetics and statistics. Combined the simulations and experiments, the regularities of electromagnetic distribution, transmission and attenuation of pulses would be investigated. The expected achievements would be considered to reveal the transmission mechanism of pulse in a reverberation chamber, and the electromagnetic field around the electric devices would be easier to simulate. The project in this proposal will made estimable sense for the reverberation chamber, for the safety of devices, for the EMC design and working quality.

腔室内，由于来自外部和内部的电磁波会与腔室内壁或内部装载的其它设备之间产生多次的反射、叠加，从而会形成一种入射方向和极化方向呈随机状态的漫射场电磁环境。特别由于谐振腔效应，各类电磁信号更是威胁着腔室内各类灵敏电子仪器、电子装备控制单元的工作状态和工作性能、以及易燃易爆器件、油料箱的安全等。传统混响室漫射场研究是基于连续波激励的，本项目针对各类电磁脉冲源，将其作为激励信号注入混响室中，采用电磁场理论和统计理论，对宽频脉冲激励混响室电磁环境分别进行时域和频域建模。并结合试验，研究其内部电磁场动态分布规律，脉冲传输及衰减规律及脉冲信息提取等技术。可揭示脉冲信号在腔室内的传播衰减规律，更逼真的模拟电子信息系统在工作中遇到的电磁环境。开展脉冲激励混响室电磁环境研究具有很强的理论意义和重要的实际应用价值，对于各类电子系统、武器装备的电磁安全和防护加固都有非常重要的意义。

首先对混响室条件下电磁环境进行分析，得出混响室搅拌效率的概念，对机械搅拌、频率搅拌以及源搅拌等多种搅拌方式下的搅拌效率进行分析。提出了一种评价脉冲激励混响室测试区域电场均匀性的方法，该方法是对现阶段各混响室标准的有效补充，为研究时域混响室性能提供研究基础；提出了一种提高混响室场均匀性的线搅拌器设计方法，该方法可有效减轻混响室内机械搅拌器自重，提高搅拌速度和转动精度，有利于提高混响室性能。.然后，对腔室电磁环境理论进行分析，给出了基于蒙特卡洛统计方法模拟混响室的模型，通过对各项参数的选取，可对理想混响室的全向辐照电磁环境进行仿真模拟。并研究了高斯脉冲、双指数脉冲以及正弦脉冲串等不同脉冲波形在混响室内的传播规律，重点对频域和时域标准偏差进行分析。.此外，基于时域测量的方法对混响室品质因数进行测量，得到了混响室储能性能、加载吸收截面、归一化场强、时间常数等一系列参数的快速估计方法。提出了混响室测试区域损耗模型，把混响室内的能量损耗主要分为内壁损耗、缝隙损耗，发射天线损耗、接收天线损耗、以及加载物损耗等，分析了每项损耗所占比重，并着重对加载损耗进行了分析和测试，构建了5种不同测试场景，得到不同场景下的加载损耗值，可为后续进行电磁环境效应测试提供参考。.分析了混响室内多径效应，从盲源分析理论出发，混响室内的多径效应属于经典盲源分离问题中的欠定问题。提出了混响室内欠定盲源分离模型，以及最短路径源信号恢复算法和基于二次对角加载的估计方法。这两种方法都能初步解决混响室中欠定盲源分离问题。.最后，提出了基于混响室的电子设备适应性试验方法，该试验方法是基于混响室工作于步进模式和连续模式两种状态下的。并对混响室电磁环境效应机理进行了初步分析，提出频变传输线系统电磁脉冲响应的数值计算方法。还提出了混响室的天线效率测试方法，包括双天线法和单天线法测试。