一种电磁耦合薄弱路径的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种电磁耦合薄弱路径的确定方法，属于电磁兼容技术领域。该方法通过将设备的工作原理图转化为电磁干扰耦合网络，再将耦合网络转化为耦合有向图并对耦合有向图进行化简，最后采用最短路径寻迹的算法寻找出耦合网络中电磁耦合路径的薄弱环节，解决了以往对电子系统电磁兼容排故的针对性不强，费时费力的问题。考虑电磁干扰耦合网络中，耦合路径有主次之分，采用最短路径寻迹寻找电磁干扰耦合的薄弱路径，准确的了解干扰信号的主要耦合过程，使电磁兼容问题的整改工作更具有针对性和有效性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电磁兼容
，涉及一种寻找电磁兼容性故障或隐患的耦合薄弱路径的方法，更确切地说，是一种干扰对在单一干扰频点处电磁耦合薄弱路径的确定方法。
技术介绍
在多个电子设备的协同工作中,某一设备产生的电磁干扰会通过传导发射(CE)和辐射发射(RE)的方式耦合至另一设备上，造成另一设备性能的下降，甚至无法正常工作。随着系统设备日益精密化和复杂化，系统的电磁兼容性受到人们广泛的关注。干扰设备与敏感设备间存在着复杂的电磁耦合关系，干扰能量可以通过多条耦合路径影响敏感设备。在对设备间的电磁兼容问题采取电磁加固措施时，将电磁兼容问题定位到具体的干扰耦合路径上，对于选取最佳的电磁加固措施和提高设备间的电磁兼容加固效率具有重要的指导意义。
技术实现思路
在电子系统的电磁兼容性设计和整改阶段，为了能够快速、准确、有效的实现电子系统的电磁兼容性故障或隐患的加固，本专利技术通过将单一干扰源和敏感点之间的耦合关系转化为有向图，采用最短路径寻优的方法在电磁干扰耦合网络中寻找出干扰频点处最易引起敏感设备产生干扰的薄弱耦合路径，然后在薄弱耦合路径上针对性的采取相应的电磁兼容措施，从而达到电磁兼容性故障的修复和加固。所述的干扰源和敏感点间的干扰是单一干扰频点。本专利技术通过采用有向图最小路径寻优的方法，解决了以往依靠经验逐点排查针对性不强，费时费力的问题，根据该方法寻找薄弱耦合路径的内容包括下列步骤:第一步:根据电子系统的工作原理图将系统内的干扰耦合路径进行分类，获取系统内干扰源到敏感点之间的电磁干扰耦合网络；第二步:将电磁干扰耦合网络转换成电磁干扰耦合有向图；第三步:根据电磁干扰耦合有向图顶点的度和分支，实现有向图的简化；第四步:确定电磁干扰耦合有向图中边对应的数值。第五步:采用Dijkstra算法确定有向图的最短路径-电磁稱合薄弱路径。通过上述方法得到电子系统的电磁耦合薄弱路径，并采用屏蔽、滤波、接地等措施进行加固，就可以实现对电子系统电磁兼容性的改善；加固后可以重复第一步 第五步，直到电磁干扰耦合符合要求。本专利技术基于从干扰源到敏感点的耦合网络中寻找出不同耦合路径电磁能量损耗最小的耦合路径进行整改，其优点在于:(I)针对电子设备间的电磁兼容干扰问题,在电磁干扰f禹合网络中寻找出干扰频点能量损耗最小的路径，对电子系统电磁兼容性的整改更具有针对性。(2)通过将电磁干扰耦合网络转化为电磁干扰耦合有向图，在电磁干扰耦合有向图中寻找出电磁能量损耗最小的路径，从干扰能量传输的主要途径进行入手，可以低成本、准确、有效的解决电磁兼容问题。(3)采取电磁耦合薄弱路径的确定方法，可以在电磁干扰耦合网络中寻找出主要的薄弱路径，不仅能解决设备的电磁兼容问题，通过反复寻优还可以进一步改善设备的电磁兼容性。附图说明图1是本专利技术提供的电磁耦合薄弱路径的确定方法的流程；图2是一种电磁干扰耦合网络示意图；图3是图2中所述电磁干扰耦合网络的耦合有向图；图4(a)、4(b)、4(C)是耦合有向图的化简方法示意图；图5是实施例中某系统的工作原理图；图6是实施例中根据工作原理图得到的耦合网络图；图7是实施例中根据耦合网络图得到并化简后的耦合有向图。具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明。在以往的电子设备排故和整改中，往往通过逐点排查的方法来实现设备故障的定位，然后采取相应的电磁兼容整改措施，从而实现设备电磁兼容性的加固。但传统的方法往往找不到电磁干扰的最薄弱环节，只能在非主要的耦合路径采取电磁加固的措施，这样不仅耗时、耗力、耗财，而且设备在使用阶段容易出现电磁兼容性故障，并难以进行维护，抗干扰能力弱。采用本专利技术提供的电磁耦合薄弱路径的确定方法来实现电子系统的电磁兼容性加固，可以准确地定位电磁干扰的主要耦合路径，可以更高效率的解决电子系统的电磁兼容性问题。明确电磁干扰耦合的主要途径对系统电磁兼容性故障的排查和维护具有重要的意义。单个干扰对的耦合网络在某个频点的干扰能量在传递的过程中可能包含的损耗有:滤波器损耗Lf、线缆损耗L1、线缆间耦合A1、天线-线缆耦合Atl、天线-孔缝耦合Ata、天线间耦合Ata等，将各损耗量用dB进行表示，则该链路上的总损耗量为:L=Lf+L1+A1+Atl+Ata+Atr当某耦合路径是电磁干扰耦合网络中所有路径干扰能量损耗最小的路径时，即是干扰能量从干扰源到敏感点的电磁干扰耦合有向图中路径最短的路径，对该路径上的设备采取电磁兼容措施可以有效的解决电子系统的电磁兼容性问题。本专利技术提供的电磁耦合薄弱路径的确定方法的流程如图1所示，主要包括以下步骤:第一步:根据电子系统的工作原理图将电磁兼容系统内电磁干扰耦合路径进行分类，获取电子系统内的电磁干扰耦合网络(简称耦合网络)；在《电磁兼容性工程设计手册》第56页中，图3-1-3表示了系统内部的干扰耦合关系，并将系统内的电磁干扰传播方式主要分为:天线-天线，天线-线缆，机壳-机壳，线-线，共阻抗六类。在系统的工作原理图和电路原理图中，根据电磁干扰传播的分类方法，从系统的工作原理图中找出可能的电磁干扰耦合路径，并按照图3-1-3所示，画出系统内部干扰源到敏感点的干扰耦合网络图。获取电磁兼容耦合网络图的具体方法为:根据电磁波的传播特性和耦合特性与系统信号的工作链路，找出干扰信号的耦合路径，并将干扰信号途经的设备端口连接在一起。某机载电子设备系统的耦合网络如图2所示，其中耦合方式包括了以黑色实线表示的传导耦合和黑色虚线表示的辐射耦合。耦合路径包括了天线A-天线B,天线A-线缆A,天线A-线缆B,天线A-线缆C,天线A-线缆D,天线A-线缆E,天线A-电源线A，天线A-电源线B，天线A-单元A，天线A-单元B，天线A-单元C，天线A-单元D，天线A-单元E，线缆C-线缆E，线缆C与电源线B，将相关的设备按照耦合方式连接在一起，从而形成电磁干扰耦合网络图(简称耦合网络图)。其中数值编号表示为:1:天线A端口 ；2:天线B端口 ；3:线缆A与单元A的连接端口 ；4:单元A电源端口 ；5:公共电源端口 ；6:单元B电源端口 ；7:电源滤波器输出端口 ；8:单元C电源端口 ；9:单元D电源端口 ； 10:线缆C与单元D的连接端口 ； 11:线缆B与单元A的连接端口 ；12:线缆B与单元B的连接端口 ；13:线缆D与单元C的连接端口 ；14:线缆D与单元D的连接端口 ；第二步:在第一步获得耦合网络的基础上，将耦合网络转化为耦合有向图。具体的转化步骤为:( I)将耦合网络中的设备端口 I 端口 14都一一映射为耦合有向图的顶点。(2)根据耦合网络的耦合关系和能量传输方向将各顶点连接起来，并在耦合有向图中标明信号的传播方向。从而实现了耦合网络图向耦合有向图的转化，如图3所示。第三步:根据图论的知识计算出耦合有向图中各个顶点的度，并标出耦合有向图的分支，根据顶点的度和分支实现耦合有向图的简化，具体简化步骤为:(I)删除耦合有向图中顶点的度为O的顶点，即去除系统中不干扰任何其他设备，也不会被其他设备所干扰的设备，如图4 Ca)所示，删除图中不与任何节点相连的节点A4 ；其中Al为干扰源，A3为敏感点。(2)删除耦合有向图中与源点和终点不连通的子图，即去除系统中干扰能量不通过的设备，如图4 (b)所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁耦合薄弱路径的确定方法，其特征在于包括如下步骤：第一步：根据电磁兼容系统的工作原理图将电磁兼容系统内干扰耦合通道进行分类，获取电磁兼容系统内的耦合网络；第二步：将耦合网络转换成耦合有向图；第三步：根据耦合有向图顶点的度和分支，实现耦合有向图的简化；第四步：对耦合有向图进行赋值，确定耦合有向图的顶点和边对应的数值；第五步：采用Dijkstra算法确定有向图的最短路径——电磁耦合薄弱路径。

【技术特征摘要】
1.一种电磁耦合薄弱路径的确定方法，其特征在于包括如下步骤: 第一步:根据电磁兼容系统的工作原理图将电磁兼容系统内干扰耦合通道进行分类，获取电磁兼容系统内的耦合网络； 第二步:将耦合网络转换成耦合有向图； 第三步:根据耦合有向图顶点的度和分支，实现耦合有向图的简化； 第四步:对耦合有向图进行赋值，确定耦合有向图的顶点和边对应的数值； 第五步:采用Dijkstra算法确定有向图的最短路径-电磁稱合薄弱路径。2.根据权利要求1所述的一种电磁耦合薄弱路径的确定方法，其特征在于:所述的干扰耦合通道分为:天线-天线，天线-线缆，机壳-机壳，线-线，共阻抗六类...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾云峰，吴亮，魏嘉利，苏东林，苏航，马超，武南开，刘昌，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：