电磁拓扑学和其研究进展.pdfVIP

第25卷增刊 电波科学学报 Voi．25，Sup 2010年lO月 CHINESENJOURNALOFRADIOSCIENCE October,2010 电磁拓扑学及其研究进展 霍晓云谢莉雷银照 (北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191) 摘要电磁拓扑学是电磁场理论与拓扑图论相结合形成的一个研究方向，它的基本 思想是把一个复杂的电磁系统按层次进行拓扑分解，将整个系统的电磁耦合问题相应 地分为一系列相对独立、易于解决的子问题，从而降低整个系统电磁耦合关系的分析 难度，是分析与预测电磁系统电磁兼容性的有效方法．文中介绍了电磁拓扑学的基本 理论，回顾了电磁拓扑学的发展历程，对电磁拓扑学国内外现状进行了总结和分析，给 出今后电磁拓扑学研究中几个值得关注的问题．在当前电工技术和信息技术飞速发展 的时期，研究电磁拓扑学对于开展电磁系统的电磁干扰防护工作有重要的理论意义和 实用价值． 关键词 电磁拓扑学；电磁兼容；电磁响应 中图分类号TN01 磁拓扑学分析与预测电磁系统的电磁兼容性是一 1．引 言 种典型的系统法，它将整个系统分解成多个相对独 电磁拓扑学是一种从整体上求解强弱电混合 立的部分，能够充分考虑各部分之间的相互联系。 电磁系统的电磁响应的方法，由于它在系统电磁兼 电磁系统的电磁响应既可以用“场”的方法求 容性分析与预测方面的重要价值，如今得到了越来 解，也可以用“路”的方法求解。电路理论中的重 越广泛的重视。现代社会中越来越多结构复杂、形 要假定是电路本身的尺寸远小于电路工作时的电 式多样的强弱电混合系统应用于军事、国民经济的 磁波的波长，满足这个条件的电路可以用集总参数 各个领域，例如飞机、航天器、导弹、汽车等，并 元件来模拟实际电路中的器件；不满足这个假定， 且频带宽度和功率不断增大，连接网络日益复杂， 可以用电磁场理论求解。电磁场理论直接利用麦克 导致强弱电混合系统的电磁兼容问题不容忽视。 斯韦方程组，研究电工装置及其周围的场中各物理 1972年英阿马岛海战中，由于英国“谢菲尔德”号量(电场强度、磁感应强度等)分布于空间各点的 导弹驱逐舰的卫星通信系统和雷达警戒系统之间 大小、方向以及相互间的关系。对于强电系统和弱 相互干扰不能同时工作，在与本土进行卫星通信 电系统组合成的混合电磁系统，则系统内既有低频 时，关闭雷达警戒系统的“谢菲尔德”号未能及时 传导问题，又有高频辐射问题。此时若用场的方法 发现来袭的阿根廷战机及其所发射的“飞鱼”导弹， 求解，虽然理论上存在可能性，但由于方程太复杂、 致使导弹驱逐舰被击沉。由此可见，如果不能在设 未知量的数量多，实际上并不可行：如果单纯采用 计阶段排除这些电磁干扰问题，将存在着巨大的安 路的方法又不能从整体上求出系统的电磁响应。电 全隐患。因此，有必要对电磁系统的电磁兼容性进 磁拓扑学就是顺应电磁兼容性理论和技术发展趋 行分析与预测。电磁兼容性分析与预测方法的发展 势出现的一种场路相结合的方法。 经历了问题解决法、规范法、系统法三个阶段，系 本文介绍了电磁拓扑学的基本理论，回顾了电 统法是当前电磁兼容性分析与预测的最高阶段，它 磁拓扑学的发展历程，综述了近年来国内外的必威体育精装版 从系统的设计阶段就开始预测和分析电磁兼容性， 研究进展，