一种设备电磁辐射特性参数的提取方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种设备电磁辐射特性参数的提取方法和系统，属于电磁兼容技术领域。其中，所述方法包括：确定设备的电磁干扰源；基于基尔霍夫定理计算电磁干扰源的共模电流电路的等效电路的电流，得到电磁干扰源的共模干扰电流；将共模干扰电流等效后得到的等效模型放入设备的三维模型中，得到目标设备模型；对目标设备模型进行三维电磁仿真，得到三维电磁仿真结果；所述三维电磁仿真的激励源为所述共模干扰电流；从三维电磁仿真结果中提取设备的电磁辐射特性参数。从而解决了现有技术中只是针对飞机内部系统或设备的物理性能进行分析，没有对电磁辐射特性的分析，实现了对飞机内部电磁辐射特性的分析和电磁辐射特性参数的提取。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例属于电磁兼容
，具体涉及一种设备电磁辐射特性参数的提取方法和系统。
技术介绍
飞机电磁兼容是研究飞机在有限的空间、时间和频谱资源条件下，各种用电设备可以共存，并不至引起降级的一门科学。根据GB/T4765-1995《电磁兼容术语》中，对电磁兼容(ElectroMagneticCompatibility，EMC)的定义为：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境构成不能承受的电磁骚扰的能力。随着飞机的性能不断提升，飞机自身的机载电子电气设备的数量和种类越来越多，尤其是精密敏感类设备越来越多，性能也越多越先进，设备安装越来越密集，用电功率越来越大，这就使得飞机电气电子系统和设备的相互干扰愈加严重。目前，我国对飞机内部的设备或系统，从数学模型的建立到系统中部件的动态仿真及设计，都已做了大量的研究。但是，这些研究都只是针对其物理性能，没有对电磁辐射特性进行研究，而飞机内部设备或系统由于结构复杂，如果直接进行分析和提取电磁辐射特性参数，使得分析和提取过程将会十分复杂，并且导致仿真时间长，计算内存压力大，使得飞机电磁辐射特性参数的提取速率低。因此，建立简化模型，提取电磁辐射特性参数具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种通过确定电磁干扰源并获取其共模干扰电流，对共模干扰电流的辐射电场进行等效，再放入设备模型进行三维电磁仿真，并从三维电磁仿真结果中提取飞机电磁辐射特性参数的方法和系统。根据本专利技术实施例一个方面，提供一种设备电磁辐射特性参数的提取方法，所述方法包括：确定设备的电磁干扰源；基于基尔霍夫定理计算所述电磁干扰源的共模电流电路的等效电路的电流，得到所述电磁干扰源的共模干扰电流；将所述共模干扰电流等效后得到的等效模型放入设备的三维模型中，得到目标设备模型；对目标设备模型进行三维电磁仿真，得到三维电磁仿真结果；所述三维电磁仿真的激励源为所述共模干扰电流；从所述三维电磁仿真结果中提取设备的所述电磁辐射特性参数。其中，所述确定电磁干扰源的步骤包括：判断所述设备中是否存在有瞬时电流或瞬时电压的部件；当存在有所述瞬时电流或所述瞬时电压的部件时，将存在所述瞬时电流或所述瞬时电压的部件作为电磁干扰源。其中，所述对所述电磁干扰源的电路进行阶跃响应计算，得到所述电磁干扰源的共模干扰电流的步骤包括：基于所述电磁干扰源的电路结构，获取共模电流电路；对所述共模电流电路进行电路仿真，得到仿真电路；对所述仿真电路进行等效，得到等效电路；基于基尔霍夫定理计算等效电路的电流，得到所述电磁干扰源的共模干扰电流。其中，所述将所述共模干扰电流等效后得到的等效模型放入设备模型中，得到目标设备模型的步骤包括：采用天线对所述共模干扰电流的辐射电场进行等效，得到天线等效模型；将所述天线等效模型放入设备模型中，作为目标设备模型。其中，对目标设备模型进行三维电磁仿真，得到三维电磁仿真结果的步骤包括：采用时域传输线矩阵方法对设备模型进行时域仿真，得到三维电磁仿真结果；其中，边界条件为开放自由边界，仿真频率为0-150MHZ。根据本专利技术实施例的另一个方面，提供一种设备电磁辐射特性参数的提取系统，所述系统包括：确定模块，用于确定设备的电磁干扰源；计算模块，用于基于基尔霍夫定理计算对所述电磁干扰源的共模电流电路的等效电路的电流，得到所述电磁干扰源的共模干扰电流；目标模型获取模块，用于将所述共模干扰电流等效后得到的等效模型放入设备的三维模型中，得到目标设备模型；仿真模块，用于对目标设备模型进行三维电磁仿真，得到三维电磁仿真结果；所述三维电磁仿真的激励源为所述共模干扰电流；提取模块，用于从所述三维电磁仿真结果中提取设备的所述电磁辐射特性参数。其中，所述确定模块包括：判断子模块，用于判断所述设备中是否存在有瞬时电流或瞬时电压的部件；干扰源确定模块，用于当存在有所述瞬时电流或所述瞬时电压的部件时，将存在所述瞬时电流或所述瞬时电压的部件作为电磁干扰源。其中，所述计算模块包括：共模电路获取子模块，用于基于所述电磁干扰源的电路结构，获取共模电流电路；仿真子模块，用于对所述共模电流电路进行电路仿真，得到仿真电路；第一等效子模块，用于对所述仿真电路进行等效，得到等效电路；计算子模块，用于基于基尔霍夫定理计算等效电路的电流，得到所述电磁干扰源的共模干扰电流。其中，所述整机模型获取模块包括：第二等效子模块，用于采用天线对所述共模干扰电流的辐射电场进行等效，得到天线等效模型；放入子模块，用于将所述天线等效模型放入设备模型中，作为目标设备模型。其中，所述仿真模块为电磁仿真软件CST，CST仿真软件中的时域传输线矩阵方法对设备模型进行时域仿真，得到三维电磁仿真结果；其中，边界条件为开放自由边界，仿真频率为0-150MHZ。本专利技术实施实例为通过确定设备的电磁干扰源，然后计算电磁干扰源的共模干扰电流，对共模干扰电流的辐射电场进行等效，将等效后得到的等效模型放入设备的三维模型，形成目标设备模型，进而对目标设备模型进行三维电磁仿真，将共模干扰电流作为三维电磁仿真的激励源，从三维电磁仿真结果中提取飞机电磁辐射特性参数。从而解决了现有技术中只是针对设备的物理性能进行分析，没有对电磁辐射特性的分析，实现了对设备内部电磁辐射特性的分析和电磁辐射特性参数的获取。另一方面，由于采用等效模型对电磁干扰源的共模辐射电场进行等效，以及将共模干扰电流作为最终仿真的激励源，使得整个最终的仿真模型简化，从而减少了仿真时间和计算内存的压力，提高了电磁辐射特性参数的获取速度。附图说明图1是本专利技术实施例一种设备电磁辐射特性参数的提取方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例中步骤S101的流程示意图；图3是本专利技术实施例中波音B787飞机电环控系统的结构示意图；图4是本专利技术实施例中步骤S102的流程示意图；图5是本专利技术实施例中三相脉宽调制逆变器的共模干扰电流电路图；图6是BUCK变换器的电路图；图7是图6的BUCK变换器的等效电路图；图8是本专利技术实施例中三相脉宽调制逆变器等效电路的电路图；图9是本专利技术实施例中三相脉宽调制逆变器等效电路的简化电路图；图10是本专利技术实施例中步骤S103的流程示意图；图11是本专利技术实施例中天线等效模型的等效电路图；图12是本专利技术实施例中目标设备模型为飞机的三维模型示意图；图13是本专利技术实施例中一种设备电磁辐射特性参数的提取系统的结构示意图；图14是本专利技术实施例中确定模块的结构示意图；图15是本专利技术实施例中计算模块的结构示意图；图16是本专利技术实施例中整机模型获取模块的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种，传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合到另一个电网络。本专利技术实施例主要对辐射干扰进行分析，例如：在高速印刷电路板及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能称为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其它系统或本系统内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备电磁辐射特性参数的提取方法，其特征在于，所述方法包括：确定设备的电磁干扰源；基于基尔霍夫定理计算所述电磁干扰源的共模电流电路的等效电路的电流，得到所述电磁干扰源的共模干扰电流；将所述共模干扰电流等效后得到的等效模型放入设备的三维模型中，得到目标设备模型；对目标设备模型进行三维电磁仿真，得到三维电磁仿真结果；所述三维电磁仿真的激励源为所述共模干扰电流；从所述三维电磁仿真结果中提取设备的所述电磁辐射特性参数。

【技术特征摘要】
1.一种设备电磁辐射特性参数的提取方法，其特征在于，所述方法包括：确定设备的电磁干扰源；基于基尔霍夫定理计算所述电磁干扰源的共模电流电路的等效电路的电流，得到所述电磁干扰源的共模干扰电流；将所述共模干扰电流等效后得到的等效模型放入设备的三维模型中，得到目标设备模型；对目标设备模型进行三维电磁仿真，得到三维电磁仿真结果；所述三维电磁仿真的激励源为所述共模干扰电流；从所述三维电磁仿真结果中提取设备的所述电磁辐射特性参数。2.根据权利要求1所述的提取方法，其中，所述确定电磁干扰源的步骤包括：判断所述设备中是否存在有瞬时电流或瞬时电压的部件；当存在有所述瞬时电流或所述瞬时电压的部件时，将存在所述瞬时电流或所述瞬时电压的部件作为电磁干扰源。3.根据权利要求1所述的提取方法，其中，所述对所述电磁干扰源的电路进行阶跃响应计算，得到所述电磁干扰源的共模干扰电流的步骤包括：基于所述电磁干扰源的电路结构，获取共模电流电路；对所述共模电流电路进行电路仿真，得到仿真电路；对所述仿真电路进行等效，得到等效电路；基于基尔霍夫定理计算等效电路的电流，得到所述电磁干扰源的共模干扰电流。4.根据权利要求1所述的提取方法，其中，所述将所述共模干扰电流等效后得到的等效模型放入设备模型中，得到目标设备模型的步骤包括：采用天线对所述共模干扰电流的辐射电场进行等效，得到天线等效模型；将所述天线等效模型放入设备模型中，作为目标设备模型。5.根据权利要求1-4中任一项所述的提取方法，其中，对目标设备模型进行三维电磁仿真，得到三维电磁仿真结果的步骤包括：采用时域传输线矩阵方法对设备模型进行时域仿真，得到三维电磁仿真结果；其中，边界条件为开放自由边界，仿真频率为0-150MHZ。6.一种设备电磁辐射特性参数的提取系统，其特征在于，所述系统包括：确定模块(11)，用于确定设备的电磁干扰源；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李澎，康元丽，曹群生，赵广涛，江丹，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心，中国商用飞机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11