辐射干扰源的数学模型

1、姓名：康伦 时间：二零一二年六月 指导老师：李志勇电磁兼容原理与设计 辐射干扰源的数学模型目录1.建立辐射干扰源数学模型的意义和内容建立辐射干扰源数学模型的意义和内容2.基本辐射干扰源数学模型的建立基本辐射干扰源数学模型的建立3.辐射干扰源数学模型在工程中的分析辐射干扰源数学模型在工程中的分析4.验证辐射干扰源数学模型的可行性验证辐射干扰源数学模型的可行性 1.建立辐射源数学模型的意义和内容建立辐射源数学模型的意义和内容 建立和完善辐射干扰源的数学模型是电磁干扰预测与分析的必要工作，需要我们深入的研究。 进行电磁环境预测要解决的关键问题之一是建立实用的电磁辐射源的数学模型，本文首先介绍辐射干扰

2、源的基本形式，然后利用基本形式分析实际工程中复杂的辐射源，同时介绍了几种基于贴近场测量技术的低阻抗辐射源模型，可用于技术、预测各种仪器、设备机箱的电磁泄漏对远区场的影响。 通过试验验证利用近场测量技术与理论模型计算结果相差小于标准误差，可以满足电磁环境预测的要求。2.基本辐射干扰源数学模型的建立基本辐射干扰源数学模型的建立 所有的电磁辐射干扰源按辐射形式可归纳为两大类：基本形式和标准形式。基本形式，包括电偶极子（电流元）和磁偶极子（磁流元）辐射 （1）电偶极子辐射数学模型 sin14cos12sin1422020rrjkkreIdljErjkreIdljErjkrIleHjkrjkrrjkrl

3、2.基本辐射干扰源数学模型的建立基本辐射干扰源数学模型的建立（2）磁偶极子辐射数学模型 电子设备中的金属板上的孔、缝隙、小槽或者导线圆环等，具有这些形状的辐射源是以磁偶极子的形式出现的。磁偶极子是面积与电磁波的波长相比足够小的电流环。磁偶极子在球坐标表示为： 式子中a磁偶极子的半径（m）sin4cos12sin142022222krjerIaErjkerIaHkrjkrerIaHjkrjkrrjkr3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用辐射干扰源数学模型在工程中的应用 在此介绍三种基于贴近场技术的低阻抗辐射源模型，孔径辐射源模型、等效磁偶极子模型和缝隙辐射模型：1.孔径辐射源模型 设一均匀照射孔

4、径，长为 ，宽为 ，在远区产生的辐射场为 ： 其中 是孔径面上的切向磁场，为 矢径OM孔径法线的夹角，r是孔径的中 心到M点的距离， ,是空间波阻抗。f2lw)cos1 (2)cos1 (40lwrHZlwrHExxxH)1(3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用辐射干扰源数学模型在工程中的应用 机箱上的缝隙或孔径，可以看成是许多均匀照射孔径组成的直线阵或平面阵，每个小孔径的长 ，宽 ，m、n分别是沿孔径长、宽方向上等分的个数，由（1）式，第i j个小孔径在远区产生的辐射场为： （2） 整个孔径可近似为等相位面，在远区产生的辐射场为： （3） 在求和运算中，对于远区场点，在振幅相中：)cos1(

5、20lwrHZEijijxijminjijmnijEEEEEE111211mnijmnijRrrrrr131211131211mLl nWw3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用辐射干扰源数学模型在工程中的应用在相位项中将以上关系代入（3）式中可得： sinsin)1(cossin)1(sinsin)1()1(sinsincossin)1()1(cossin111111121111121111112111112111wjliRRwjRAOiRRwRAORRliRAOiRRlRAORRRRijjjiisinsin)1(cossin)1(110)cos1(2wjlijkminjxijeHlwRZE

6、3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用辐射干扰源数学模型在工程中的应用2.等效磁偶极子辐射源模型图中所示为一个等效磁偶极子，半径为a，电流为，空间某一场点P与O点的距离为r，等效磁偶极子在P点产生的矢量磁位： 经过分析近似计算有：其中 ，对于贴近场， 有：adreeaIArrjkjkrcos420)(00aearjkrararrSIAjkr222222001)(4sin2aS1kr23220)(2cosarSIHr2222322032)(4sinarrarSIH3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用辐射干扰源数学模型在工程中的应用贴近场可以得到 或 ，由上两式可以算出等效电流 ，再由等效磁偶极子的

7、远区场表达式（12）式即可计算远区的辐射场：同样机箱上的缝隙或孔径，可以看成是许多等效磁偶极子组成的直线阵或平面阵，也可导出远区总辐射场： 对于缝隙辐射，n=1rHHsin200rkSIZEsinsin)1(cossin)1(110sin2djdijkminjijeIrkSZEcossin)1(10sin2dijkmiieIrkSZE0I3.辐射干扰源数学模型在工程中的应用辐射干扰源数学模型在工程中的应用设在无限大导体平板上有一个缝隙，长为 ，宽为 ，在远区产生的电场：其中 ， 是缝隙的波腹电压， 是缝隙波腹处的切向电场由 可得：由缝隙腹处的切向磁场可计算远区辐射电场 。L2WareklklZ

8、UjEjkrmsincos)coscos(1200tmWEUmUtEttHZE0sincos)coscos(120klklrWHEtE4.验证辐射干扰源数学模型的可行性验证辐射干扰源数学模型的可行性 测量 为了验证前面介绍的低阻抗辐射源的理论模型，在开阔测试场地对一缝隙辐射源进行计算和测量。首先测量器场地的背景电磁噪声，在空白的频谱间隔处选择实验频率，选择合适的频率。 实验装置 利用天线和测量接收机可以直接测量远区辐射场强，分别测量水平极化波场强和垂直极化波场强4.验证辐射干扰源数学模型的可行性验证辐射干扰源数学模型的可行性结论 低阻抗辐射源模型包括孔径辐射源模型、等效磁偶极子模型和缝隙辐射源模型。 对于较大的孔径，可利用孔径辐射源模型和等效磁偶极子模型计算、预测远区的辐射场强； 对于缝隙辐射，也可利用缝隙辐射源模型。从计算结果(包括近场