直接電流注入(DCI)技術(shù)及表面電流測試系統(tǒng)研究.pdf

1、直接電流注入(DCI)技術(shù)作為一種高強(qiáng)度輻射場(HIRF)測試的替代方案，為EMC安全裕度測試開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。但DCI技術(shù)作為HIRF測試的替代技術(shù)仍存在不確定因素，其理論和實(shí)踐應(yīng)用需要進(jìn)一步的研究。本文以DCI技術(shù)及其模擬裝置為研究對象，通過理論分析與實(shí)驗(yàn)測試相結(jié)合、“路”“場”兼顧的方法，對DCI技術(shù)的模擬裝置設(shè)計(jì)、模擬裝置內(nèi)部場分布、表面電流測試等內(nèi)容展開了深入研究與探討。
　　 本文首先研究了DC

2、I技術(shù)提出的背景、DCI技術(shù)原理以及DCI技術(shù)研究現(xiàn)狀;闡述了模擬裝置設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)——傳輸線理論，為隨后裝置特性阻抗的計(jì)算做好理論準(zhǔn)備。
　　 同軸DCI模擬裝置特性阻抗的數(shù)值計(jì)算是本文的研究內(nèi)容之一。鑒于保角變換等傳統(tǒng)解析方法的復(fù)雜性及通用性差等不足，本文提出使用有限元算法計(jì)算同軸裝置的特性阻抗，基于有限元算法所開發(fā)的求解模塊具有較好的通用性及較高的精度。
　　 使用DCI裝置進(jìn)行EMC測試之前需要了解裝置內(nèi)部的場分

3、布特性。本文基于有限元算法分析了同軸裝置內(nèi)部場分布的靜態(tài)特性，結(jié)果表明:內(nèi)圓外矩同軸裝置與內(nèi)圓外方同軸裝置具有不同的場分布形式;裝置結(jié)構(gòu)上的對稱性使得內(nèi)部場分布表現(xiàn)出對稱性;同軸裝置在輸入3W功率時(shí)，內(nèi)部最大電場可達(dá)200V/m以上，具有非常高的效率，適于高電平安全裕度的測試。
　　 由于加工、裝配及使用等原因常導(dǎo)致裝置內(nèi)外導(dǎo)體不再為同軸結(jié)構(gòu)，因此研究內(nèi)導(dǎo)體偏置的影響是有必要的。本文使用有限元算法分析內(nèi)導(dǎo)體偏置對裝置特性阻抗及內(nèi)

4、部靜態(tài)場分布的影響，可為該類同軸或偏心傳輸線裝置的設(shè)計(jì)提供參考。
　　 詳細(xì)闡述了有限積分技術(shù)，基于時(shí)域有限積分理論分析了同軸裝置內(nèi)部場分布的頻域特性。由高階模的計(jì)算，結(jié)合電場縱向分布的計(jì)算及實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果可知，本課題研制的內(nèi)圓外矩同軸裝置在430MHz以下內(nèi)部傳輸?shù)碾姶艌龌旧鲜荰EM模，場分布可按靜態(tài)場分析。
　　 實(shí)測了電纜傳輸線對裝置電壓駐波比及內(nèi)部場分布的影響，為減小電纜的影響，本文研發(fā)了一套基于模擬光纖傳輸?shù)谋?/p>

5、面電流測試系統(tǒng)。完成測試系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì)，通過測試獲得光纖電流探頭的轉(zhuǎn)移阻抗曲線。由光纖電流探頭測得的電流值與理論計(jì)算值能夠較好吻合，證明測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性。
　　 設(shè)計(jì)了平面電流探頭及平行板傳輸線校準(zhǔn)裝置。建立了信號檢測等效電路模型，推導(dǎo)出轉(zhuǎn)移阻抗的理論表達(dá)式。利用校準(zhǔn)裝置測量了平面電流探頭的轉(zhuǎn)移阻抗，測試結(jié)果與理論趨勢吻合。從裝置板寬和板長兩方向?qū)D(zhuǎn)移阻抗測試結(jié)果的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。對探頭轉(zhuǎn)移阻抗的影響因素進(jìn)行了理論分

6、析，并給予實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 表面電流測試系統(tǒng)的研究為DCI技術(shù)與自由場照射、HIRF測試等技術(shù)之間的等效性關(guān)系的研究提供了重要技術(shù)支持。
　　 測試了探頭殼體對同軸裝置駐波比和特性阻抗的影響。從理論上分析了探頭殼體對裝置特性阻抗，場均勻性分布，內(nèi)導(dǎo)體圓周電場、電流分布等基本特性的影響。所得結(jié)果可為表面電流探頭的工程設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　 文中理論分析、計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果基本吻合。本論文的研究工作對DCI技