● 摘要
由于电子设备电路组成和干扰产生机理的复杂性，与系统级或电路板级、元器件级相比，设备级电磁兼容建模更为困难，这已严重影响了系统电磁兼容性分析、设计的有效性。电子设备电磁兼容宽带宏模型是指在宽频带上建立描述电子设备外部电磁行为特性的量化数学物理模型，旨在解决设备电磁兼容建模精确度与模型复杂度间的矛盾，并在缺乏设备内部信息情况下建立较为准确的电子设备电磁兼容宏模型，用于电子设备及系统的电磁兼容分析、量化评估、设计及优化工作。
本论文在国家自然科学基金面上项目“电磁干扰要素集及宏模型建模研究”（61271045）的资助下，开展电子设备电磁兼容宽带宏模型建模方法研究。以电子设备传导干扰模型为研究对象，重点研究电子设备线性电磁特性和非线性电磁特性的等效行为宏模型的高效建模方法，研究以影响设备电磁特性的主要物理参数作为参量的参数化宏模型的建模方法。本文取得的创新性成果主要包括：
1. 提出一种线性系统宽带宏模型自动化建模方法，提高了电子设备线性电磁特性宏建模方法的稳健性。
矢量拟合线性系统建模算法中，建模阶数是关键参数，决定了模型的精度和效率。目前该参数通过人工确定非常繁琐、耗时，并且严重依赖于建模者对系统内部情况的了解程度。本文提出了一种自动化线性系统宽带宏建模方法，将矢量拟合阶数和建模误差结合，构建了矢量拟合阶数最优化函数，采用最优化算法自动确定合适的阶数，实现自动化宽带宏建模，达到精度和复杂度之间的平衡。
2. 提出一种基于模型降阶的Volterra核函数快速提取方法，降低了高阶长记忆Volterra级数模型的计算成本。
利用Volterra级数对非线性系统宏建模算法中，Volterra核函数由于高阶长记忆现象容易发生维数灾难，故Volterra级数通常只能描述弱非线性系统，制约了Volterra级数的适用范围。本文提出了一种基于模型降阶的Volterra核函数快速提取方法，在Volterra核函数提取过程中，对核函数进行Krylov子空间降阶简化处理，在确保模型准确性的前提下，降低了Volterra级数宏模型的复杂性和参数辨识成本。
3. 提出一种分段Volterra级数宏模型建模方法，提高了Volterra级数对强非线性系统的适用性。
在电子设备非线性电磁特性宏模型建模过程中，传统Volterra级数无法同时满足大信号输入和小信号输入的建模需求，而非线性电磁特性通常是由输入信号的功率大小所决定的。本论文提出一种分段Volterra级数宏建模方法，该方法将分段思想和Volterra级数相结合，简化了Volterra级数模型的结构。分段Volterra级数宏建模首先根据非线性特性和模型精度要求将输入功率进行阈值分解，将整个输入信号分解成不同的分段子信号，然后每一个区间用低阶Volterra核函数进行处理，最终将这些分段Volterra模型加权组合一起构成最终输出结果，所以分段Volterra级数宏建模同时满足了强非线性系统的全局特性和微小扰动，扩展了强非线性部分宏建模方法的适用性。
4. 提出一种基于数据挖掘的参数化电磁兼容宽带宏模型建模方法，将影响电子设备电磁特性的主要物理参数函数化，为开展电子设备电磁兼容量化设计工作奠定基础。
本论文提出了一种基于数据挖掘的参数化电磁兼容宽带宏模型建模方法，该方法对参数集合进行合理有效的实验设计，减小了试验次数和成本，通过量化参数变化对系统行为状态的影响程度，采用特征选择的方法提取影响设备电磁特性的主要参数，并提出迭代重心有理插值算法，使主要物理参数函数化，实现参数化电磁兼容宏建模。该方法增强了电磁兼容宏建模能力，为开展设备电磁兼容量化设计工作奠定理论基础。
本文研究成果有效解决了电子设备在缺乏内部信息条件下，电磁兼容建模无法开展的难题，解决了设备电磁兼容建模精确度和模型复杂度之间的矛盾，建立的参数化宏模型可用于电子设备及系统的电磁兼容分析、量化评估、设计及优化工作。