Исследование напряжения в линейно нагруженной электрической сети, образованного плоской электромагнитной волной

Статья посвящена комплексному исследованию влияния электромагнитного поля, образованного плоской волной, определенной функцией времени, направлением падения и поляризации, с линейно нагруженной электрической сетью, состоящей из трех проводников различной длины, соединѐнных в центре. Линейная нагрузка представляет собой резисторы номиналом 50 Ом, подключенные ко всем концам электрической сети. Сеть моделируется на ЭВМ и экспериментально исследуется в гигагерцовой поперечной электромагнитной GTEM камере, позволяющей создать электромагнитное поле известного направления. Наведенное напряжение в электрической сети исследуется в частотной и временной областях. Для проведения эксперимента в частотной области как для создания электромагнитного поля внутри GTEM камеры, так и для измерения наведенного напряжения на концах электрической сети, использовался векторный анализатор электрических цепей VNA. Для проведения эксперимента во временной области при создании электромагнитного поля использовался высоковольтный генератор напряжения, а при измерении наведенных напряжений стробирующий осциллограф. Моделирование выполнено в программных комплексах LTspice – инструменте для расчѐтов электрических и электронных цепей, и Matlab. Оно также проверено на соответствие с результатами эксперимента. На основе полученных результатов автору удалось выделить основные аспекты, которые могут быть полезны при моделировании и прогнозировании электромагнитных процессов возникающих в проводниках и системах электропитания и/или передачи данных, нагруженных на линейную нагрузку.

1. Perez R., Ed. Handbook of Electromagnetic Compatibility // 1st ed. London: Academic Press, Jan. 1995.

2. King R. W. P. Transmission-Line Theory // New York: McGraw-Hill Book Company, 1955.

3. Warne SLK. Campione, Coasts R.S. Plane Wave Coupling to a Transmission Line Above Ground with Terminating Loads. Advanced Electromagnetics. 2019. V. 8(1). pp. 82-90.

4. Гайнутдинов Р.Р., Чермошенцев С.Ф. Электромагнитная совместимость перспективных авиационных комплексов // Технологии ЭМС. 2018. № 2(65). C. 62-78,

5. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М., Зиатдинов И.Н., и др. Моделирование электромагнитных полей линий электропередач на основе теории масштабного эксперимента // Современные инновации в науке и технике: сб. науч. труд. Междунар. науч.-практ. конф. Курск: ЗАО «Университетская книга», 2014. С. 269-272.

6. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М., Нуриев М.Г. Математические модели для физического моделирования задач электромагнитной совместимости // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2015. № 1-2. С. 115-122.

7. Гизатуллин Р.М. Сквозное прогнозирование помехоустойчивости вычислительной техники внутри зданий при кондуктивных электромагнитных воздействиях по сети питания // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2012. №5-6. С. 45-53.

8. Paul C.R., Analysis of Multiconductor Transmission Lines // 2nd ed., ser. IEEE Press. Hoboken, New Jersey, USA: John Wiley & Sons, 2008.

9. Agrawal A.K., Price H.J and Gurbaxani S.H. Transient response of multiconductor transmission lines excited by a nonuni form electromagnetic field. // IEEETrans. Electromagn. Compat.V. 22. № 2. pp. 119-129.

10. Engelhardt M., LTspice XVII, Analog Devices // Norwood, MA, USA, 2019, https://www.analog.com/en/design-center/designtools-and-alculators/ltspice-simulator.html.

11. Xie H., Wang J., Fan R., et al. Application of a SPICE model for multiconductor transmission lines in electromagnetic topology // Progress In Electromagnetics Research Symposium, PIERS, vol. 20, Cambridge, USA, Jul. 2008, pp. 237-241.

12. Kotwal P., Verma G., Katti P.K. Modelling and Analysis of Gigahertz Transverse Electromagnetic Mode (GTEM) Cell // 2019 International Conference on Communication and Electronics Systems (ICCES), July 2019.

13. Test Equity. Rohde and Schwarz ZNLE3, ZNLE6 Vector Network Analyzers // 13 August 2018. https://www.testequity.com/products/34631/.

14. Лютаев С. Методы испытаний кабельных жгутов на электромагнитную совместимость // СВЧ- электроника. 2017. №2. C. 64-67

15. Wuytsand D I., De Zutter. Circuit model for plane-wave incidence for multiconductor transmission lines // IEEE Trans. Electromagn. Compat. V. 36. № 3. pp. 206-212.

16. Microwaves 101. S-parameters, 28 June 2017 https://www.microwaves101.com/encyclopedias/s-parameters.