[發明專利]一種無人機內部線纜EMI機理及機體屏蔽效能優化方法

在審

• 申請號: 202210586096.9
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114970418A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 吳振坤
• 申請（專利權）人: 吳振坤
• 主分類號: G06F30/3323
• 分類號: G06F30/3323;G06F17/16;G06F113/16;G06F119/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 紀德虎

1.一種無人機內部線纜EMI機理及機體屏蔽效能優化方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1，建立傳輸線微單元等效模型，提取一定頻率下傳輸線纜單位長度的L、C、R、G參數矩陣；

步驟2，分析外施場激勵傳輸線的過程，建立多導體傳輸線模型；

步驟3，搭建自帶線纜的無人機簡化腔體模型，測定外施場激勵數據，分析仿真參數，提出一整套優化設計方案；

步驟4，依據仿真優化方案搭建自帶線纜的無人機腔體模型實物，通過電波暗室的測試平臺進一步驗證和優化設計方案。

2.根據權利要求1所述的一種無人機內部線纜EMI機理及機體屏蔽效能優化方法，其特征在于：步驟1中，由n+1個傳輸線導體構成的長度為Δz的MTLs微單元等效電路模型，傳輸線上電壓與電流是關于位置z和時間t的函數；沿著傳輸線微單元等效模型的外部環路，基于麥克斯韋方程的積分形式和基爾霍夫電壓、電流定律，可以推導出MTLs的總電壓形式方程：

；

對于實際的傳輸線來說，其具有絕緣性好、導電性強的特點，可將其視為無耗的理想MTLs，即G=R=0，單位長度分布參數的計算則主要是針對單位長度的電感矩陣L和電容矩陣C，因此多導體傳輸線模型可表示為：

。

3.根據權利要求1所述的一種無人機內部線纜EMI機理及機體屏蔽效能優化方法，其特征在于：步驟2中，基于電磁仿真軟件建立金屬腔體模型，設置外施電磁場的相關參數，通過控制變量法對金屬腔體的材料及厚度等參數進行分析，通過仿真導出金屬腔體內線纜上的耦合電壓與電流波形，從而提出一整套優化排布設計方案；

當外部入射的時變電磁場激勵平行放置的均勻理想傳輸線時，入射場在傳輸線導體上產生感應電流與感應電荷，從而產生散射場，入射場與散射場分量的相互疊加，共同作用于傳輸線導體表面；將兩種場分量之和作為傳輸線的邊界條件，建立多導體傳輸線纜模型。

4.根據權利要求1所述的一種無人機內部線纜EMI機理及機體屏蔽效能優化方法，其特征在于：步驟3中，通過Solidworks繪制某型號無人機模型，在無人機金屬腔體內部排布傳輸線纜，無人機材料設置為理想PEC；將模型導入CST中，給定高頻外施激勵信號作為電磁環境，根據控制變量法改變金屬腔體孔縫的大小、形狀、面積、排布等方式，導出腔體內部線纜的感應電壓與電流，分析機身外部的電場分布、磁場分布與機身表面電流，導出無人機模型內部線纜的電壓與電流波形；同時通過改變參數，分析在不同腔體材料及腔體厚度情況下線纜的感應電壓與感應電流，將易受干擾的高頻傳輸線纜線束排布在相對電磁輻照較低的位置，提出一種對高頻外施信號有抑制作用的優化方案，與原有方案形成對比；增強腔體模型的屏蔽效能，減少孔縫耦合，提高傳輸線纜的傳輸效能，設計腔體方案和線纜布局，提出一整套優化方案。

5.根據權利要求1所述的一種無人機內部線纜EMI機理及機體屏蔽效能優化方法，其特征在于：步驟4中，在電磁屏蔽實驗室場地通過外施場對腔體施加外界磁場激勵環境，將發射線圈、接收線圈等和無人機腔體模型中的線纜相連接，分別給控制箱和負載柜分機通電，讀取并記錄對應參數和波形，通過對比得到最優解和屏蔽效能值，通過實驗驗證進一步優化設計方案，提升無人機抗電磁屏蔽效果和內部線纜的傳輸能力。