电磁兼容问题的计算机模拟与仿真技术PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

电磁兼容问题的计算机模拟与仿真技术PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

前言1

第一章 电磁兼容原理与建模1

1.1 电磁兼容基本概念1

1.1.1 定义及定量单位1

1.1.2 电磁干扰源、干扰性质、干扰途径和敏感设备3

1.1.2.1 干扰源3

1.1.2.2 敏感设备5

1.1.2.3 干扰的耦合方式6

1.1.2.4 电磁干扰的模式8

1.1.2.5 干扰的耦合途径9

1.1.3 干扰信号的时—频域特性及转换10

1.1.3.1 周期性函数的傅里叶变换10

1.1.3.2 非周期性干扰信号的频谱分析11

1.1.3.3 脉冲信号的傅里叶积分13

1.1.3.4 脉冲信号的快速时频域转换16

1.2 电磁兼容问题中的场的概念18

1.2.1 场的分类及特性18

1.2.1.1 静电场与恒定磁场19

1.2.1.2 准静态电场和磁场19

1.2.1.3 电大与电小20

1.2.1.4 准静态电流场（涡流场）21

1.2.1.5 平面电磁波22

1.2.2 辐射场的近区与远区23

1.2.2.1 偶极子源23

1.2.2.2 高频偶极子的近场与远场24

1.3 EMC问题的建模技术27

1.3.1 明确EMC模拟的目的28

1.3.2.3 全时域波技术29

1.3.2.2 扩散场技术29

1.3.2 正确把握问题所属的电磁场性质29

1.3.2.1 准静态场技术29

1.3.2.4 谐波平衡技术30

1.3.3 严格剖析问题的空间维数30

1.3.3.1 一维模型31

1.3.3.2 二维模型31

1.3.3.3 三维模型31

1.3.4 计算方法的选择32

1.3.4.1 时域有限差分法33

1.3.4.2 有限元法34

1.3.4.3 矩量法34

1.3.5 EMC模型中的元素35

1.3.5.1 干扰源35

1.3.6 EMC模型的实现38

1.3.6.1 模型的几何问题38

1.3.5.3 受干扰对象38

1.3.5.4 试验的配合38

1.3.5.2 耦合路径的模拟38

1.3.6.2 模型的完整空间的问题39

1.4 有关商用软件包的介绍39

第二章 电磁兼容问题的计算高模拟技术45

2.1 数值分析的基本原则45

2.1.1 场域的离散化处理46

2.1.1.1 常数单元47

2.1.1.2 线性单元47

2.1.1.3 局部坐标49

2.1.1.4 二次及高次单元的形状函数51

2.1.2 误差最小原理53

2.1.2.1 算子方程及算子性质与解的关系53

2.1.2.2 变分原理55

2.1.2.3 加权余数原理56

2.1.3 区域元法及边界元法57

2.1.3.1 区域元法58

2.1.3.2 边界元法58

2.1.4 数值模拟的误差讨论60

2.1.4.1 误差的定义及类别60

2.1.4.2 数值模拟结果的校核61

2.2 时域有限差分法62

2.2.1 二维空间的时域有限差分法62

2.2.1.1 时域有限差分法的空间离散63

2.2.1.2 时域有限差分法的时间离散65

2.2.2 三维空间的时域有限差分法66

2.2.3 吸收边界条件68

2.2.4 完全匹配层及吸收边界71

2.2.5 内部源和外部源73

2.3.1.1 有限元的节点元素75

2.3 有限元法75

2.3.1 用于标量和矢量函数的有限元形状函数75

2.3.1.2 有限元的边界元素76

2.3.2 静态和准静态场的有限元仿真76

2.3.3 用于谐波和非线性电磁场问题的谐波平衡有限元法77

2.3.4 频域有限元法80

2.3.4.1 开放区域的亥尔姆霍兹方程80

2.3.4.2 微带传输线有限元法的实现80

2.3.5 时域有限元法81

2.3.5.1 一维波动方程81

2.3.5.2 二维波动方程82

2.3.5.3 有损耗情况下的波动方程83

2.3.6 Newmark-β法85

2.3.6.1 Newmark-β法的标准矩阵方程85

2.3.7 吸收边界条件及理想匹配层条件86

2.3.6.2 稳定性的评估86

2.3.8 远场的计算87

2.4 矩量法87

2.4.1 简介87

2.4.2 矩量法的矩阵结构及解88

2.4.3 矩量法解积分方程92

2.5 EMC模拟的高性能并行计算和可视化92

2.5.1 高性能计算简介92

2.5.2 使用集群式并行编程的时域有限差分法93

2.5.2.1 并行代码结构94

2.5.2.2 计算模型和激励94

2.5.2.3 计算结果96

2.5.3 计算模拟结果的可视化97

2.5.3.1 计算机可视化97

2.5.3.2 科学可视化97

2.5.3.3 具有动画图像的印刷电路板平面波导模型实例99

2.5.3.4 协作互动可视化100

第三章 多导体传输线及干扰106

3.1 引言106

3.2 双导线传输线107

3.2.1 双导线传输线的基本假设107

3.2.2 均匀双导体传输线的信号传输特征108

3.2.2.1 均匀平行传输线的原参数108

3.2.2.2 均匀无损耗传输线中的电压电流波109

3.2.2.3 双导线传输线终端的折反射及匹配112

3.2.3 干扰源位于任意位置时沿线电压电流的分布113

3.3 电缆在外电磁场中受的干扰115

3.3.1 转移阻抗与转移导纳117

3.3.1.1 转移阻抗与转移导纳的物理意义117

3.3.1.2 转移阻抗与转移导纳的定义118

3.3.2 共模干扰与差模干扰之间的转换120

3.4.1 均匀介质中的无损耗多导体传输线121

3.4 多导体传输线的分析方法及其特性121

3.4.2 不均匀介质中的无损多导体传输线122

3.4.2.1 模式理论及多导体传输线的解123

3.4.2.2 传播常数Г的确定126

3.5 导线间的串扰127

第四章 低频电磁干扰的分析133

4.1 开关电源变压器中的谐波分析133

4.1.1 应用于磁路的谐波平衡分析的概念133

4.1.2 由电流源产生的磁场的谐波平衡有限元法134

4.1.2.1 由电流源激励产生的磁场的谐波平衡有限元矩阵方程134

4.1.2.2 电流源激励的开关电源的磁场分析135

4.1.2.3 电压源激励的非线性磁场系统的谐波平衡有限元法136

4.2.1 带屏蔽的高频同轴变压器结构139

4.2 用于开关电源的高频同轴变压器的屏蔽及耦合效应139

4.2.2 基于边界元法的数值模拟141

4.2.3 耦合效率的验证143

4.3 母线排周围的工频磁场及屏蔽145

4.3.1 母线排周围的磁场计算145

4.3.1.1 空气绝缘母线排周围的磁场147

4.3.1.2 空气绝缘母线槽周围的磁场149

4.3.1.3 全封闭母线槽周围的磁场150

4.3.2 母线槽的屏蔽152

4.3.2.1 工频磁场的屏蔽机理153

4.3.2.2 不同形状的屏蔽盒的屏蔽率157

4.3.2.3 金属槽的有关参数对屏蔽效果的影响163

4.4 变电所工频磁场分布的数值计算167

4.4.3 计算实例及与测量值的比较168

4.4.2 变电所工频磁场计算168

4.4.1 直导线产生的磁场168

第五章 高频电磁干扰的分析178

5.1 辐射问题的基本概念178

5.1.1 线天线178

5.1.1.1 赫兹偶极子178

5.1.1.2 天线阵列178

5.1.1.3 环天线179

5.1.2 印刷板（平板）天线180

5.1.3 三维空间结构的天线182

5.2 印刷电路板的辐射182

5.2.1 有关噪声的特性182

5.2.1.1 模拟电路的问题183

5.2.1.2 某些逻辑电路家族的问题184

5.2.1.3 印刷电路板——“电子设备的基石”185

5.2.1.4 元件与电磁兼容186

5.2.2 印刷电路板的天线仿真187

5.2.3 印刷电路板内部的电磁兼容188

5.2.3.1 引线和印刷电路板的走线188

5.2.3.2 差模辐射189

5.2.3.3 共模辐射189

5.2.3.4 高频印刷电路板190

5.3 CPU散热器辐射的模拟191

5.3.1 CPU散热器的电磁兼容模型192

5.3.1.1 传统的散热器模型193

5.3.1.2 英特尔P4处理器散热器193

5.3.2 基于频域有限元法的CPU散热器模拟194

5.3.2.1 两个接地点的传统散热器模型195

5.3.2.2 四个接地点的传统散热器模型196

5.3.2.3 P4处理器的散热器模型197

5.4.1 用于抑制电磁干扰的铁氧体磁环199

5.4 高频电缆辐射的抑制199

5.4.2 带屏蔽磁环的电缆的计算模型200

5.4.3 S参数的计算201

第六章 脉冲电磁干扰的分析205

6.1 引言205

6.2 用FETD分析变压器绕组波过程206

6.2.1 时域有限元法对色散传输线的波过程分析207

6.2.2 高压变压器绕组的无损传输线模型208

6.2.3 数值解的稳定性211

6.2.4 某个典型变压器绕组中的波过程211

6.3 建筑物直接遭受雷击时的干扰计算213

6.3.1 雷电流在建筑物钢结构内的分布213

6.3.1.1 钢构件的等值参数模型及离散化原则214

6.3.1.3 雷电流频率离散点数的选取216

6.3.1.2 电容和电感参数的计算216

6.3.1.4 计算结果分析218

6.3.2 磁场计算220

6.3.3 电缆感应电压的计算221

6.4 建筑物金属构架对近区雷击的磁场屏蔽效果221

6.4.1 数值计算及其实验验证221

6.4.2 金属构架的磁屏蔽效果224

6.5 静电放电226

6.5.1 静电放电的特性226

6.5.2 静电放电产生的辐射场227

6.5.3 静电放电的模拟方法228

6.5.4 抑制静电对印刷电路板的干扰229

附录Ⅰ 有关计算程序233

目录233

1.1 见软件内233

2.1 2-D时域有限差分法程序（FDTD）233

2.2 2-D有限元法程序（FEM）235

2.3 在并行系统及C语言环境下运行2DFDTD—Parallel237

3.1 该程序用于计算n根平行导线间的串扰238

附录Ⅱ 有关公式（编号与章节号对应）239

第二章239

2.2 时域有限差分法239

2.2.1 有限差分的基本概念239

2.2.1.1 空间函数的中心有限差分近似239

2.2.1.2 拉普拉斯方程的中心有限差分近似241

2.3 有限元法242

2.3.1 有限元的各种离散单元242

2.3.2 静态和准静态场的基于有限元法的仿真243

2.4 矩量法248

2.4.1 矩量法理论248

2.4.2 Pocklington积分方程250

2.4.3 Hallen积分方程252

2.4.4 基函数和检验函数253

第三章255

3.2 传输线的等值网络255

3.3 同轴电缆参数计算256

第四章257

4.1 用于谐波和非线性电磁场问题的谐波平衡有限元法257

4.2 一段直导线周围的磁场260

第五章262

5.1 辐射问题的基本概念262

5.1.1 赫兹偶极子的辐射公式262

5.1.2 印刷板（平版）天线（二维空间问题）267

5.4.1 基于铁氧体磁环模型的二维BOR时域有限差分法268

5.4.2 商用铁氧体磁环中空气缝隙对扼流的影响272

第六章273

6.2 基于Newmark-β法的矩阵方程的解273