機載線纜高頻電磁耦合機理及最佳化方法研究

《機載線纜高頻電磁耦合機理及最佳化方法研究》是依託北京航空航天大學，由王珺珺擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：機載線纜高頻電磁耦合機理及最佳化方法研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：王珺珺
• 項目類別：面上項目

項目摘要

機載線纜耦合是飛機上電磁干擾的主要耦合途徑。針對機載射頻綜合技術下，高頻線纜使用需求增加，而線纜徑向與軸向尺寸比例懸殊、實際布線情況複雜和現有線纜耦合計算方法效率低的問題，本項目研究機載線纜高頻耦合模型建立、機理分析及最佳化的方法。首先，研究適於線纜高頻電磁耦合分析的高效通用基函式集，探索快速準確的單元參數計算方法，研究全波時域積分算法的穩定性問題，建立穩定高效的部分單元等效電路模型；然後，提取線纜耦合的特徵模式集合，研究模型降階方法對部分單元等效電路模型進行簡化；進而分析不同特性的高頻線纜耦合特點並揭示其機理，建立線纜電磁耦合的數值模型並進行函式化擬合；最後，評估線纜與線束結構參數、布線形式與電磁環境等要素對線纜電磁耦合特性的影響，提出線纜設計的最佳化方法，形成線纜高頻電磁耦合特性綜合分析及最佳化的方法體系。

結題摘要

線纜耦合是引發汽車、飛機、艦船等系統電磁兼容故障、制約性能提升的重要原因，進行機載線纜電磁耦合的建模分析對系統的電磁兼容性設計、預測評估及故障排查至關重要。隨著電子信息系統工作頻率的提高，線纜建模出現了誤差過大、模型過於複雜的問題。因此，課題組開展了機載線纜高頻電磁耦合機理及最佳化方法研究，完成了全波等效電路表征方法、線纜的特徵模式分析、線纜電磁耦合綜合分析方法及線纜設計最佳化方法等四項研究內容。課題組主要研究進展包括以下五個方面：（1）線纜電磁耦合高頻特性表征，為準確模擬高頻時電流與電荷因趨膚效應、臨近效應表現出的分布特點提供了數學方法，可用於建立寬頻帶電磁仿真分析模型，指導電子信息系統的分析與設計；（2）線纜電磁耦合高頻模型簡化計算與高效分析，為高階模型、複雜積分、大型矩陣等的簡化處理提供了有效的方法，可用於大型電子信息系統的快速模擬；（3）線纜電磁耦合特性有效測試與實時監測，為消除測試本身引入的影響、獲取有效數據提供了科學的方法，可用於裝備電磁兼容性檢測、故障排查、實時監測，為保證裝備良好運行提供有力的支持；（4）線纜電磁耦合特性綜合分析，為含多因素的耦合分析提供了模型框架和方法，可用於各種典型裝備場景中的耦合建模與分析；（5）線纜電磁耦合特性機理分析與最佳化設計，清晰闡釋了線纜耦合問題發生的關鍵環節及線纜各部分在其中的作用機理，為系統線纜提供了新的設計思路和設計方法，可用於為實現多網融合或其他電子信息系統信息高速、安全、低耗傳輸需求的高抗擾性線纜設計。課題組相關研究已發表SCI論文5篇、EI論文7篇、專利5項，圓滿完成了課題研究任務。