强电磁脉冲辐照屏蔽舱结构电子系统的 效应仿真(3)

峰值电流(A) 0.0137 0.0097 0.0106 0.0078 ?0.0096 ?0.0083

峰值时刻(us) 0.0112 0.0157 0.0084 0.0130 0.0060 0.0102

DOI: 10.12677/oe.2019.93020

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Table 2. Inducted current of single wire by incident plane wave electromagnetic pulse in different directions 表2. 单线在不同入射方向下入射波的感应电流

线缆编号 S1 S1 S1 S1 S1 S1

线缆类型 单线 单线 单线 单线 单线 单线

入射方向 左侧入射 左侧入射 上方入射 上方入射 右侧入射 右侧入射

线缆终端位置 设备二 设备一 设备二 设备一 设备二 设备一

峰值电流(A) ?0.4183 0.9278 ?0.4204 0.7586 ?0.4860 0.7388

峰值时刻(us) 0.0062 0.0047 0.0041 0.0025 0.0047 0.0032

3.2. 不同极化方式的计算结果

选取平面波由舱体左侧入射时，在水平极化、垂直极化以及45?极化下线缆终端的感应电流情况(图6、图7、表3、表4)。入射平面波脉冲为矩形波，峰值场强为3.36 kV，脉宽为100 ns，周期为2 ms。

(a) 水平极化时，以设备二为终端的同轴线缆的感应电流；(b) 水平极化时，以设备一为终端的同轴线缆的感应电流；(c) 45?极化时，以设备二为终端的同轴线缆的感应电流；(d) 45?极化时，以设备一为终端的同轴线缆的感应电流；(e) 垂直极化时，以设备二为终端的同轴线缆的感应电流；(f) 垂直极化时，以设备一为终端的同轴线缆的感应电流。

Figure 6. Inducted current of coaxial cable by incident plane wave electromagnetic pulse in different direction of polarization 图6. 同轴线缆在不同极化方式下入射波的感应电流

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(a) 水平极化时，以设备二为终端的单线的感应电流；(b) 水平极化时，以设备一为终端的单线的感应电流；(c) 45?极化时，以设备二为终端的单线的感应电流；(d) 45?极化时，以设备一为终端的单线的感应电流；(e) 垂直极化时，以设备二为终端的单线的感应电流；(f) 垂直极化时，以设备一为终端的单线的感应电流。

Figure 7. Inducted current of single wire by incident plane wave electromagnetic pulse in different direction of polarization 图7. 单线在不同极化方式下入射波的感应电流

Table 3. Inducted current of coaxial cable by incident plane wave electromagnetic pulse in different direction of polarization 表3. 同轴线缆在不同极化方式下入射波的感应电流

线缆编号 C1 C1 C1 C1 C1 C1

线缆类型 同轴线缆 同轴线缆 同轴线缆 同轴线缆 同轴线缆 同轴线缆

极化方式 水平极化 水平极化 45?极化 45?极化 垂直极化 垂直极化

线缆终端位置 设备二 设备一 设备二 设备一 设备二 设备一

峰值电流(A) 0.0137 0.0097 0.0203 0.0175 -0.0113 -0.0139

峰值时刻(us) 0.0112 0.0157 0.0114 0.0157 0.0139 0.0095

DOI: 10.12677/oe.2019.93020

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Table 4. Inducted current of single wire by incident plane wave electromagnetic pulse in different direction of polarization 表4. 单线在不同极化方式下入射波的感应电流

线缆编号 S1 S1 S1 S1 S1 S1

线缆类型 单线 单线 单线 单线 单线 单线

极化方式 水平极化 水平极化 45?极化 45?极化 垂直极化 垂直极化

线缆终端位置 设备二 设备一 设备二 设备一 设备二 设备一

峰值电流(A) ?0.4183 0.9278 0.7140 1.6464 ?0.4056 ?0.8694

峰值时刻(us) 0.0062 0.0047 0.0076 0.0048 0.0033 0.0063

3.3. 不同周期的计算结果

选取平面波由舱体左侧入射时，不同周期下线缆终端的感应电流情况。入射平面波脉冲为矩形波，峰值场强为3.36 kV，脉宽为100 ns，水平极化。仿真计算中分别以0.1 ms，0.5 ms，1 ms和2 ms为周期。

仿真计算结果表明，在改变入射波的周期时，各线缆终端的感应电流不变，结果如图8、图9、表5、表6：

(a) (b)

(a) 以设备二为终端的同轴线缆的感应电流；(b) 以设备一为终端的同轴线缆的感应电流。

Figure 8. Inducted current of coaxial cable by incident plane wave electromagnetic pulse of different period 图8. 同轴线缆在不同周期下入射波的感应电流

(a) (b)

(a) 以设备二为终端的同轴线缆的感应电流；(b) 以设备一为终端的同轴线缆的感应电流。

Figure 9. Inducted current of single wire by incident plane wave electromagnetic pulse of different period 图9. 单线在不同周期下入射波的感应电流

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Table 5. Inducted current of coaxial cable by incident plane wave electromagnetic pulse of different period 表5. 同轴线缆在不同周期下入射波的感应电流

线缆编号 C1 C1

线缆类型 同轴线缆 同轴线缆

周期

0.1 ms, 0.5 ms, 1 ms, 2 ms 0.1 ms, 0.5 ms, 1 ms, 2 ms

线缆终端位置 设备二 设备一

峰值电流(A) ?0.0109 ?0.0139

峰值时刻(us) 0.0139 0.0096

Table 6. Inducted current of single wire by incident plane wave electromagnetic pulse of different period 表6. 单线在不同周期下入射波的感应电流

线缆编号 S1 S1

线缆类型 单线 单线

周期

0.1 ms, 0.5 ms, 1 ms, 2 ms 0.1 ms, 0.5 ms, 1 ms, 2 ms

线缆终端位置 设备二 设备一

峰值电流(A) ?0.4225 ?0.8516

峰值时刻(us) 0.0033 0.0063

4. 结论

感应电流基本上在出现峰值后振荡衰减的方式呈现。从给出的各种仿真计算结果，按感应电流的振荡衰减趋势看，到100 ns时，感应电流基本消失。这也合理地说明了，当改变入射脉冲周期取值为0.1 ms，0.5 ms，1 ms和2 ms，由于这些脉冲周期取值远大于100 ns，在改变入射波的周期时，各线缆终端的感应电流不变。

对于同轴电缆，线缆终端感应电流在百分之一安培量级，与入射平面波电磁脉冲不同入射方向和不同极化方式关系不大。对于单线电缆，线缆终端感应电流在安培量级，远远大于同轴电缆的结果，能明显看出其随入射平面波电磁脉冲不同入射方向和不同极化方式的变化。

计算结果表明，从干扰破坏的角度看，由于单线电缆有安培量级的线缆终端感应电流，强电磁脉冲可以通过单线对屏蔽舱的电子设备造成电路工作混乱、存储信息丢失、敏感元器件失效；从防护角度看，复杂电子系统内部应尽量采用同轴电缆，有效减小线缆终端感应电流，提高系统可靠性。

基金项目

国家自然科学基金，11271370。

参考文献

[1] 谭维炽, 胡金刚. 航天器系统工程[M]. 北京: 中国科学技术出版社, 2009: 1-200.

[2] Kirawanich, P., Yakura, S.J., Chris …… 此处隐藏：4405字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……