屏蔽电缆的电磁骚扰耦合分析

　　随着空间电磁环境日趋复杂，测试系统中用于传输微弱信号的屏蔽电缆很容易受到外部电磁骚扰的影响，成为电磁能量的吸收器，从而影响数据测试的精度，严重时会导致系统不稳定。目前许多电子测量设备及控制设备大都采用同轴电缆进行连接，在考虑电磁脉冲对系统产生的干扰问题时，首先需要考虑的因素之一就是电缆上引入的干扰。当电缆处于电磁脉冲环境场中，由于外皮上产生感应电流，通过皮芯之间的转移阻抗，在芯线上必然产生电流，电压干扰信号，这样必然影响电缆所连接的仪器设备的正常工作。

　　一．数学模型

　　电缆结构和空间电磁场入射方位如下，长度为l的屏蔽电缆距离地面高度h平行放置，εr为相对介电常数。屏蔽层两端接地电阻分别为Z1，Z2。k为平面电磁干扰入射方向，φ为入射方位角。θ 为入射仰角。

　　这个模型分为内外俩部分，电缆屏蔽层，外部电磁场以及大地都成外系统，屏蔽层与芯线构成内系统。具体见下面的框图。

　　二．屏蔽响应层的计算

　　外系统可以利用细线算法进行分析，可以将细导线上的感应电流作为电流源带入Maxwell方程。

　　进行迭代运算，直接得到电缆屏蔽层电流分布。吸收边界采用有耗介质的各向异性介质完全匹配层，可实现对有耗介质中电磁波的无反射吸收。

　　三．芯线相应的计算分析

　　外系统的得到的屏蔽电流层分布电流可以通过转移导纳和阻抗等效为内系统的分布电流源和分布电压源，进而利用传输线理论计算芯线的响应。一般，转移阻抗越大，电缆屏蔽性能越差。对于管状屏蔽电缆，可以忽略小孔电感和编制电感的影响，且因为其具有良好的完整性，转移导纳亦可忽略不计。

　　将内系统等效为如下图所示的传输线模型，可用下面传输线方程描述

　　等效电路可用下面传输线方程描述

　　内系统采用FDTD方法分析。对上面式子，分别以中心差商代替，以前向差商代替