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航空线缆束串扰预测及其抑制措施

航空线缆束串扰预测及其抑制措施

作者：赵亮南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术日新月异的发展,飞机中电子设备的使用越来越频繁,功能越来越复杂,连接这些设备的电线、电缆和光缆,犹如飞机的神经和血管,遍布飞机的各个角落。航空线缆是航空器信号传输的主要通道,担负着航空器内部电力电源、控制信... 详细信息

随着电力电子技术日新月异的发展,飞机中电子设备的使用越来越频繁,功能越来越复杂,连接这些设备的电线、电缆和光缆,犹如飞机的神经和血管,遍布飞机的各个角落。航空线缆是航空器信号传输的主要通道,担负着航空器内部电力电源、控制信号、数据信息的输送和分配任务,使航空器能正常、高效地工作和运行。在线缆组装时,由于航空器舱内空间有限,各类电气线缆往往被绑扎在一起,极易产生串扰问题,严重影响着整个系统的EMC性能。串扰不仅在线缆间形成干扰影响航空器的正常工作,而且在一定程度上造成电能流失,降低航空器的工作效率。因此,航空线缆束的串扰预测及抑制是航空器电磁兼容性能的有力保障,对航空器的高效运作具有重要的理论和工程意义。本文重点研究了航空线缆束串扰的预测及消除抑制方法,首先采用有限元法,在弱耦合和电小尺寸的假设下,为提高多芯线束电磁参数的计算效率,对航空线缆束的电场模型和磁场模型进行了简化处理,并用ANSYS有限元软件获取单位长度电感、电容矩阵,同时对影响线缆寄生参数的几个重要因素作了定性分析,为航空线缆束串扰的预测提供数据支撑。然后,基于概率统计原理提出了三阈值概率分析的方法,通过三个阈值的条件限制,使线缆束电磁参数的预测条件更为科学合理。在此基础上,采用多个子段级联的方式,根据单一子段电磁参数的概率分布特征得出整个线缆束平均单位长度电磁参数的概率分布。其次,利用多导体传输线理论推导出航空线缆束串扰的期望值和方差,进而得出串扰的概率模型。通过寄生参数的数字特征得出串扰的极大概率值和串扰最大值,并将预测数据与实验数据进行了比对验证。最后,分析了线间串扰消除的基本原理,并有针对性地提出了基于一阶无源网络的串扰消除抑制措施。

关键词：航空线缆束串扰预测串扰抑制概率统计有限元

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基于机器学习的PCB串扰预测

太赫兹科学与电子信息学报 2023年第6期21卷 819-825页

作者：陈星宇石丹王云鹏北京邮电大学电子工程学院北京100876

随着电子系统中逻辑和时钟频率的迅速提高以及信号边沿的不断变抖,串扰成为印刷电路板(PCB)设计人员必须关心的问题。高速电路仿真软件帮助设计人员降低了一定的设计成本,但对串扰的仿真预测仍需花费大量时间。为提高PCB串扰预测的效率... 详细信息

随着电子系统中逻辑和时钟频率的迅速提高以及信号边沿的不断变抖,串扰成为印刷电路板(PCB)设计人员必须关心的问题。高速电路仿真软件帮助设计人员降低了一定的设计成本,但对串扰的仿真预测仍需花费大量时间。为提高PCB串扰预测的效率,提出一种用于描述PCB的统一数据结构,全面分析了PCB产生串扰的因素,选用自然语言处理(NLP)模型构建了用于PCB串扰预测的系统,成功将PCB串扰预测的时间降至秒级,并拥有73.2%的准确率。

关键词：印刷电路板串扰预测机器学习 NLP模型

桥式电路中SiC MOSFET串扰峰值预测算法研究

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中国电机工程学报 2023年第22期43卷 8862-8873页

作者：刘恒阳孔武斌涂钧耀楼航船巫翔龙李大伟曲荣海华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074 中国船舶集团有限公司第七二二研究所湖北省武汉市430205

文中针对串扰电压峰值与驱动回路阻抗间的非线性关系,分段分析共源电感存在时串扰产生机理,提出一种碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)串扰电压的分析... 详细信息

文中针对串扰电压峰值与驱动回路阻抗间的非线性关系,分段分析共源电感存在时串扰产生机理,提出一种碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)串扰电压的分析模型及预测算法。所提算法综合考虑共源电感、非线性极间电容等寄生参数与探头接线的影响,可实现引脚测量串扰电压的准确计算及器件内部串扰电压的提取。进一步,该算法针对栅极回路建模,并利用实测数据引入漏源电压与源极电流时变性,可适用于多桥臂电路及不同器件工况。最后,实验结果表明,所提算法可精准预测不同关断态驱动阻抗下的串扰峰值,其正向峰值平均预测误差仅为3.2%。该算法可为SiC MOSFET驱动电路设计提供定量计算参考。

关键词：碳化硅金属氧化物半导体场效应管驱动阻抗设计串扰预测共源电感

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立体图像质量的评价方法研究

立体图像质量的评价方法研究

作者：张琰北京理工大学

学位级别：硕士

与传统的二维图像相比,三维图像提供了深度信息,为观众带来沉浸式的观看体验。怎样向观众提供高质量的图像成为一个热点问题。现在的立体显示器往往受到串扰的影响,这种影响对图像质量、深度感知、视觉舒适度有着重要的作用。我们需要... 详细信息

与传统的二维图像相比,三维图像提供了深度信息,为观众带来沉浸式的观看体验。怎样向观众提供高质量的图像成为一个热点问题。现在的立体显示器往往受到串扰的影响,这种影响对图像质量、深度感知、视觉舒适度有着重要的作用。我们需要找到一种更好的客观度量方法来预测立体图像的串扰感知度。现存的串扰感知度量的方法虽然可以与主观观测值有着较好的相关性,但是这些方法需要同时使用原图像对的信息和串扰图像对的信息。这种方法在预测串扰感知前,需要先合成串扰图像,而这一过程是非常不实用的。本文提出了一个新的串扰感知预测的方法,仅使用立体图像对的信息来预测串扰的感知,而不需串扰图像的信息。本文提出的新的方法(pdlcV)是基于原立体图像颜色信息的。首先提取出原图像的视差图,左右图像的颜色差异图,和颜色差异对比图。然后使用这些信息和串扰程度参数一起构造两个串扰度量方法(dispcV和dlog cV)。dispcV考虑到原立体图像对的颜色差异信息和视差的影响,而dlog cV强调的是颜色差异对比信息和视差图对串扰感知的影响。之后使用客观预测值和主观观测值(MOS)之间的皮尔森相关系数(PCor),斯皮尔曼相关系数(SCor)和误差均方根(RMSE)来度量本文提出的方法的性能。从实验中可以看出这两个公式的性能比现存的算法的性能要好,从而证明了本文提取的颜色信息对串扰的感知有着重要的影响。更进一步,本文将dispcV和dlog cV融合在一起构造了一个与主观观测值相关性更好的算法pdlcV。另外,在本文中我们构造了一个新的数据库,这个新的数据库中包含更多的自然场景,而且深度结构和颜色信息更加丰富。并且在现存数据库[15]和新构造的数据库上分别比较了本文的方法和现存的方法对串扰感知的度量效果。结果显示本文的方法有更好的性能。

关键词：串扰预测客观度量视差图颜色信息

电力电子变换器输入/输出线缆和信号回路间的串扰建模和抑制研究

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电力电子变换器输入/输出线缆和信号回路间的串扰建模和抑制研究

作者：杨春宇华中科技大学

学位级别：硕士

在船舰、牵引电车和航空航天中,大量使用电力电子变换器进行电能变换,其中船舰、牵引电车和航天飞机中的空间有限,电力电子变换器输入/输出线缆和信号回路之间的分布异常紧凑,导致输入/输出线缆和信号回路之间存在大量的近场耦合效应。... 详细信息

在船舰、牵引电车和航空航天中,大量使用电力电子变换器进行电能变换,其中船舰、牵引电车和航天飞机中的空间有限,电力电子变换器输入/输出线缆和信号回路之间的分布异常紧凑,导致输入/输出线缆和信号回路之间存在大量的近场耦合效应。电力电子变换器输入/输出线缆中的电磁干扰(Electromegnetic Interference,EMI)会通过线缆间的近场耦合在信号回路中形成串扰(Crosstalk),串扰问题不仅会增加信号回路的电磁干扰,对信号质量产生不利影响,同时可能威胁到系统本身的正常稳定运行,造成船舶声呐失效,牵引电车闭锁停机等严重问题。因此,本文主要对电力电子变换器输入/输出线缆和信号回路间的串扰进行建模预测及抑制研究。首先,本文提出了一种新颖的用于模拟电力电子变换器输入/输出线缆和信号回路间串扰的级联多端口模型,以准确模拟电力电子变换器的输入/输出线缆和信号回路间的近场耦合效应。方法具体如下:深入剖析电力电子变换器中关键部件的物理结构特性,通过阻抗分析仪测量其阻抗特性曲线,并选用合适的高频等效模型进行参数拟合,进而建立电力电子变换器的高频模型;基于线缆间的近场耦合特性,利用Q3D Extractor提取线缆间的阻抗矩阵,结合数值分析得到线缆的近场耦合模型;进一步将分化的电力电子变换器高频模型和线缆间近场耦合模型进行整合,同时将线缆模型展开为级联形式,即可得到电力电子变换器输入/输出线缆和信号回路间的长度可伸缩的级联多端口串扰模型,为后续的电力电子变换器输入/输出线缆和信号回路间的串扰预测奠定理论基础。然后,本文提出了一种基于转移阻抗的电力电子变换器输入/输出线缆和信号回路间的串扰预测方法,以准确估计电力电子变换器输入/输出线缆中的EMI对信号回路的影响,实现对信号回路中共差模串扰的精准预测。具体方法如下:在级联多端口串扰模型的基础上,研究串扰产生的机理,利用电磁干扰共差模分离的方法,得到了电力电子变换器输入/输出线缆和信号回路的共差模串扰流通路径。基于共差模电磁干扰的特性建立共差模串扰流通路径的简化模型,进而得到串扰的边界条件。建立线缆间串扰的数学模型,结合递归推导以及相应的边界条件,即可得到线缆间串扰的预测方法,并通过实验验证了该方法的有效性。该方法能准确估计电力电子变换器输入/输出线缆和信号回路分别采用不同长度的非屏蔽和屏蔽线缆时的共差模串扰情况。最后,本文提出了一种基于改进接地方式的电力电子变换器输入/输出线缆和信号回路间的串扰抑制方法,以减小电力电子变换器输入/输出线缆和信号回路间的串扰。不仅从串扰产生机理和传导路径方面定性地分析了传统接地方式和改进型接地方式的区别,而且从数学角度定量地论证了改进型接地方式的有效性。通过仿真和实验验证了该方案的性能,该措施在不增加设备复杂性的基础上,有效地减小了电力电子变换器输入/输出线缆和信号回路间的串扰,显著地提高了屏蔽线缆的屏蔽效能。

关键词：电力电子变换器输入/输出线缆信号回路级联多端口模型建模电磁干扰串扰预测串扰抑制