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178490字博士毕业论文传输线知识在光纤陀螺寻北仪屏蔽中的作用探讨

论文类型:博士毕业论文
论文字数:178490字
论点:矩形,屏蔽,光纤
论文概述:

本文是博士生论文,本文介绍了光纤陀螺寻北仪的内部结构及工作原理,分析了其易受电磁干扰的部分及其电磁屏蔽方法。

论文正文:

简介

一般来说,电磁屏蔽被定义为提高单个装置、设备或系统电磁兼容性的一种非常重要的方法。所谓的电磁屏蔽是两个空之间的金属隔离,以控制电磁场和电磁波从一个区域到另一个区域的辐射和感应。具体来说,金属屏蔽用于包围电缆、部件、组件、电路或系统,以防止它们受到外部电磁场的影响。或者使用金属屏蔽来包围电磁干扰源,以防止其向外扩散。本文的组织结构如下:第一章论述了电磁屏蔽及其建模方法的研究背景和国内外研究现状,并列出了本文的组织结构。第二章介绍了光纤陀螺寻北仪的工作原理,分析了光纤陀螺寻北仪电磁屏蔽的必要性。在接下来的章节中,这款光纤陀螺寻北仪将作为开槽壳体屏蔽效能建模与分析的研究对象,进行电磁屏蔽防护,解决其电磁屏蔽效能问题。第三章讨论麦克斯韦方程、集总输电线路模型、平面电磁波下的分布式输电线路模型、基于模式电压和模式电流的矩形谐振腔电磁分布。用软件模拟和分析了矩形谐振腔中各种模式的电磁分布。第四章给出了平面波辐照矩形孔径单层矩形腔屏蔽效能的详细建模过程。该模型首先计算由照射在矩形孔径上的平面电磁波产生的电压值,并将该电压值等同于在孔径中心产生的电压源。矩形腔相当于一端完全延伸而另一端完全封闭的矩形波导。利用传输线理论计算腔内孔径中心线上任意点的电压值和电流值。该电压值和电流值是腔的模式电压值和模式电流值。最后,根据模电压和模电流与矩形腔内电磁分布的关系,计算矩形腔内任意点的电场强度,从而得到腔内任意点的屏蔽效率。
...................

2电磁干扰对光纤陀螺寻北仪的影响

2.1简介
本章介绍光纤陀螺寻北仪的工作原理,分析光纤陀螺寻北仪电磁屏蔽的必要性。由于完整的电磁防护工作量大,涉及的知识范围广,本文只对光纤陀螺寻北仪的开槽壳体进行建模。在接下来的开槽壳体屏蔽效能建模分析中,本章介绍的光纤陀螺寻北仪将作为进行电磁屏蔽防护和解决其电磁屏蔽效能的研究对象。

2.2光纤陀螺寻北仪的原理
由于光纤陀螺通过测量萨格纳克效应引起的不可逆相移来检测旋转角速度,因此必须排除其他因素引起的相移。为了使在光纤陀螺中逆时针和顺时针传播的两束光受到完全一致的外部干扰,并且系统的输出信号不反射任何外部干扰,需要光纤陀螺具有高度稳定的互易结构。互易性是指当光纤陀螺静止时,在光纤环中逆时针和顺时针传播的两束光束具有相同的偏振态,相位差为零。这样,逆时针和顺时针传播的两束光束受到相同的干涉,使得两束光束的传输特性相同,从而达到了共模抑制的效果,消除了干涉的影响,提高了光纤陀螺的精度。亲和装置将光源发出的光波分成两束,分别逆时针和顺时针向光纤环传播。当光纤陀螺仪旋转时,在两个相反传播的光波之间产生相位差。方波偏置和数字相位阶梯波反馈用于相位调制,以扩大相位灵敏度和动态输入范围。光电探测器用于接收调制相位差信号。相位差信号被滤波、放大、模数转换和解调,以最终产生数字相位反馈信号。反馈信号通过闭环反馈,因此光纤陀螺仪总是在其最高灵敏度附近工作。

3输电线路的理论基础……15
3.1导言……15
3.2麦克斯韦方程……15
3.3集总输电线路模型……16
单层带孔矩形腔屏蔽效率的研究..............................35
4.1导言……35
4.2入射电磁波的建模................35
4.3垂直偏振分量的建模...................38
5带孔多层矩形腔屏蔽效能的研究……63
5.1导言……63
5.2带孔双层矩形腔屏蔽效能研究……63
5.3带孔三层矩形腔屏蔽效能的研究……77

内置印刷电路板的孔槽矩形腔体屏蔽效率研究

7.1简介
在实际电子设备中,各种器件通常放置在屏蔽腔体中,其中印刷电路板形式的电路最为常见。本章基于第四章。印刷电路板沿平行于孔平面的方向放置在空腔中。在外部均匀平面电磁波的照射下,对腔体中任意点的屏蔽效能进行了建模和分析。为了简化模型,内部印刷电路板将被建模为具有一定介电常数和导电性的电介质板。矩形腔被模拟为矩形波导,孔槽作为电压源,其末端被铜壁短路。根据矩形波导的等效介电常数和电导率,可以得到填充印刷电路板的矩形波导截面的特征阻抗和传播常数。

7.2入射电磁波的建模
矩形孔径上均匀平面电磁波的水平极化分量产生的电压与第4章中的电压完全相同。详细的推导过程见第4章。在这里,我们将直接进入矩形空腔的建模过程。矩形带板腔的传输线模型如图7.7所示。本章在第四章的基础上,对内置板矩形腔体屏蔽效能的计算过程进行了建模和分析。类似地,矩形腔被模拟为矩形波导,其端部通过以平面电磁波照射的孔槽作为电压源而被铜板短路。通过将该板建模为具有一定介电常数和电导率的介质板,得到矩形波导与该板的特性阻抗和传播常数,进而得到相应的等效电路参数。仿真结果表明,屏蔽效能随探测点在腔体中的位置而变化。当板具有不同厚度时,空腔中相同检测点的屏蔽效率基本上随着板厚度的增加而增加,尤其是在谐振点。本章讨论的内置板矩形空腔的建模更符合实际情况,对工程实践具有很好的参考价值。
……

8总结与展望

本文利用传输线理论对平面电磁波照射下光纤陀螺寻北仪屏蔽腔的建模与仿真分析进行了研究。主要研究内容如下:
1。介绍了光纤陀螺寻北仪的内部结构和工作原理,分析了其易受电磁干扰的部分及其电磁屏蔽方法。光纤陀螺寻北仪中有大量的滤波、放大、模数转换、调制和解调电路。这些逻辑电路将在电磁波的照射下受到相应的影响。然而,光纤陀螺寻北仪(FOG North Finder)有一条连接到外部的数字信号输出线,所以它不能被电磁屏蔽材料制成的外壳完全屏蔽。电磁屏蔽外壳中需要设置一些孔来穿透光纤陀螺寻北仪的数字信号输出线,外部电磁波也将通过这些孔进入外壳内部。
2。将平面电磁波的坐标转换成矩形腔体的坐标,分别根据电磁波的水平极化分量和垂直极化分量对模型进行分析。孔径被视为宽度不对称的共面带状线,得到其等效特性阻抗和等效阻抗。应用平面电磁波辐射下的分布式输电线路模型对孔槽进行建模,得到孔槽中心产生的等效电压,作为电路的电压源。矩形腔被视为一端完全开放,另一端完全封闭的矩形波导,结合孔径的波导通过集总功率传输线模型进行分析,求解腔内孔径中心线上任意点的模电压和模电流。然后,在这一点上的模式电压和模式电流被扩展到同一波导横截面上任何点上的电场强度值。最后,解决了空腔内任意点的屏蔽效能。
……

参考文献(省略)