频率搅拌嵌套混响室法箱体屏蔽效能计算与测试

为实现对小尺寸箱体电磁屏蔽效能的测试,对嵌套混响室法在频率搅拌方式下的测试原理进行了分析,并从散射参数的定义出发,推导了屏蔽效能的计算方法。根据该方法,在某大型混响室内构建测试系统,利用喇叭天线与制作的单极子天线,对体积为1 m×0.8 m×0.7 m的箱体屏蔽效能进行了测试。测得的S21参数证明了频率搅拌调节场分布的有效性,而S22参数验证了混响室内测得的天线反射系数要高于其实际真值。进一步数据处理表明:屏蔽效能测试结果与天线位置的选取无关,利用改进后的屏蔽效能计算式可有效消除天线类型对测试结果的影响,这将大大提高测试的可重复性。     

混响室内基于统计特性的屏蔽效能测试

针对传统屏蔽效能定义的测试方法存在的不足,提出了混响室条件下基于统计特性的屏蔽效能测试方法,并从理论上阐述了其优越性。应用仿真软件FEKO对屏蔽体电场强度数据采集方式进行了仿真计算,结果表明选择中轴线采样能够有效反映屏蔽体的屏蔽特性。开发了基于统计意义和多点数据采集的混响室屏蔽效能测试系统,研究了尺寸为800 mm×700 mm×1000 mm的小屏蔽体在不同缝隙尺寸下的屏蔽效能。同时通过对传统定义和统计定义下屏蔽效能重复性测试,结果表明,混响室内基于统计特性的屏蔽效能测试方法相比传统测试手段具有更好的重复性,更加适于工业应用。     

混响室散射场条件下的场线耦合数值计算

为探究混响室(reverberation chamber,RC)散射场条件下的电磁场与导线之间的耦合规律,利用矩量法对混响室散射场条件下的场线耦合规律进行了仿真研究。根据谐振腔理论,分析了理想情况下混响室腔体内的电磁环境,利用电磁仿真软件FEKO构造与真实混响室尺寸1:1的仿真模型,并在仿真模型的测试区域内放置不同长度、形状的导线,通过数值计算对导线中的平均感应电流进行仿真计算。数据结果表明:导线中的平均感应电流呈谐振分布;当导线弯曲时,平均感应电流的分布与直导线情况相同;当导线出现折点时,折点处为平均感应电流极小值,折点两侧平均感应电流反向。     

金属网电磁屏蔽特性的解析研究

基于金属网表面阻抗模型和全波仿真软件,讨论了金属网对平面波屏蔽效能计算公式的适用范围。在此基础上利用全波仿真软件,计算了金属网网孔形状为菱形时的屏蔽效能,对金属网的屏蔽机理进行了分析。根据传输线理论和金属网表面阻抗模型,将双层无限大金属网用传输线模型进行等效,提出了计算双层无限大金属网屏蔽效能的解析模型,通过解析模型计算结果与全波仿真结果相比较,验证了解析模型的准确性,进一步探讨了双层金属网的屏蔽特性以及与单层金属网屏蔽效能的差异。     

颅内压检测分析仪电磁屏蔽效能定量计算方法

提出一种定量计算无创颅内压检测分析仪电磁屏蔽效能的方法,使仪器电磁泄漏这一不可控因素变得可控。基于经典Schelkunoff原理及传输线理论推导出平面波屏蔽模型,并引入箱体孔隙修正系数对屏蔽模型进行修正;对修正前后的屏蔽模型进行仿真分析,获得箱体屏蔽效能计算模型;通过辐射发射试验对屏蔽前后仪器的辐射场强数据进行测试,对测试结果与模型计算结果进行比较。结果表明仪器的屏蔽效能计算值与试验值场强衰减一致,故将该计算模型作为颅内压检测分析仪电磁屏蔽效能定量计算的一种方法,同时为医用电气设备电磁兼容设计、测试及整改提供重要参考。     

基于标量波函数法和Cohn模型的电大开孔金属腔体屏蔽效能的快速算法

针对屏蔽体中存在电大开孔的实际情况,给出了计算平面波照射下金属腔体屏蔽效能的快速算法。首先根据标量波函数法并基于Cohn模型推导出平面波通过电大开孔耦合到金属腔体中的电磁场,从而利用屏蔽效能的基本公式计算出目标点的屏蔽效能。其次利用该快速算法分析电大开孔位置不变的情况下目标点在不同坐标点时屏蔽效能的变化规律。该算法的计算结果与全波仿真软件CST仿真结果有着很好的一致性,证实了该快速算法的有效性,为有电大开孔金属腔体的屏蔽问题提供了一种可靠有效的参考。     

开有介质封堵环状孔缝的双金属腔体屏蔽效能的解析研究

利用介质材料对屏蔽体中存在的开孔以及孔缝进行封堵,可显著提高金属腔体的屏蔽效能,保护其内部的关键设备,然而数值计算方法解决此类复杂问题效率比较低。针对复杂屏蔽体中开有介质封堵的环状孔缝的实际情况,给出平面波照射下计算双金属腔体屏蔽效能的解析模型。首先,根据平面波垂直入射无限大导体的边界条件,并基于腔体的并矢格林函数推导出外部电磁场通过环状孔缝透射到屏蔽体内部的电磁场分量,从而计算目标点的屏蔽效能。其次,利用该模型分析屏蔽体中环状孔缝厚度、导电材料电导率、目标点位置及环状孔缝位置和缝隙宽度对屏蔽效能的影响。计算结果与全波仿真软件CST仿真结果的对比证实了所建解析模型的有效性,为开有环状孔缝的复杂金属屏蔽体的屏蔽问题提供了一种可靠有效的参考。     

混响室中漫射场对同轴电缆的耦合规律

在模拟真实电磁环境的混响室中,电缆受到的是腔体内电磁场多次反射而形成的传播和极化方向随机的漫射场辐照。为此,利用仿真软件FEKO对漫射场条件下的场线耦合规律进行了建模与仿真研究,并提出了在混响室中使用网络分析仪和电光转换设备对同轴电缆耦合规律进行测试的方法。同时针对电缆终端负载以及加载物布局变化对混响室中电缆耦合规律的影响进行了分析。通过混响室中漫射场对同轴电缆耦合规律的测试发现:同轴电缆的耦合频点与单平面连续波对其辐照产生的激励耦合规律有较好的一致性,但不会受到电缆放置位置以及辐照方向的影响;同时同轴电缆终端负载以及加载物布局的变化虽然会对其终端耦合电流的大小产生影响,但不会干扰到其耦合频点。     

内置介质板的开孔箱体屏蔽效能电磁拓扑模型

针对内置介质板的开孔矩形金属箱体的特点,基于电磁拓扑(EMT)理论和BLT方程,建立任意平面波照射下箱体屏蔽效能的EMT模型,推导近似计算解析式,并分析介质板的厚度、材料和位置及平面波的极化角和入射角等因素对屏蔽效能的影响。结果表明:加装介质板可有效抑制箱体谐振,显著提高谐振点附近的屏蔽效能,但对远离谐振点频域的屏蔽效能影响不大;介质板厚度越大,屏蔽效能越高;不同谐振点处存在最佳电导率和最佳相对介电常数,使得谐振的抑制作用最强,屏蔽效能最高;介质板置于箱体前端比后端屏蔽效能高;不同谐振点处屏蔽效能的最大值在不同的介质板位置处取得;平面波的极化角越大,入射方位角越大,仰角越小,屏蔽效能越高。计算结果与仿真结果一致,证明了该文建立的EMT模型的有效性。该方法较等效传输线法(TLM)计算精度更高,尤其是在高频范围;较数值方法和全波仿真计算方法速度更快。该文工作对屏蔽箱体的设计具有指导意义。     

混响室时域有限差分数值模型的快速计算方法

应用时域有限差分(FDTD)法对混响室进行时域建模仿真,结合快速Fourier变换(FFT)可得到混响室的宽频响应,但由于混响室本质上属于高品质因数(Q)的谐振腔体,仿真时往往遇到计算时间冗长的问题。为克服该问题,基于腔体储能衰减规律,推导出了混响室内电场强度衰减与Q值的关系式,实现了混响室损耗后处理方法。该方法可预估混响室时域仿真所需的时间步数,由一次无损耗仿真结果,可实现混响室在不同损耗程度下的数值模型快速计算。对实际混响室进行数值建模,模型计算结果与实测数据一致性较好,验证了提出方法的正确性。仿真发现:混响室的场均匀性随工作频率增大而变好,而当损耗程度大于实际情况时,场均匀性会出现一定恶化。该处理方法为混响室和其他电磁腔体的时域3维全波快速仿真提供了新思路,具有参考价值。     

混响室与均匀场辐射敏感度测试相关性研究

针对混响室(RC)与均匀场辐射敏感度测试结果差异较大的问题,基于不同测试场地中被测设备(EUT)敏感元件的接收功率相等,推导了混响室与均匀场等效的临界辐射干扰场强计算式,提出了一种新的混响室条件下辐射敏感度测试方法,分析了混响室与均匀场辐射敏感度测试的差异及原因。以计算机机箱为被测设备,置于机箱内的单极子天线为敏感元件,分别在混响室和均匀场中进行试验。结果表明:对于两种不同的测试环境,该方法得到的辐射敏感度具有较好的一致性,可以将该方法应用于复杂电大尺寸设备的辐射敏感度测试。     

混响室漫射场下PCB板多导体传输线响应分析

为研究印制电路板(PCB)多导体微带线在复杂腔室电磁环境下端点响应特性,基于Monte Carlo方法,构建混响室漫射场电磁环境来模拟腔室电磁环境;并结合Agrawal场线耦合理论,对PCB板上多导体传输线节点响应进行分析;利用混响室、频谱仪等设备搭建实验平台对仿真结果进行实验验证。结果表明:利用Monte Carlo统计方法仿真得到的全向辐照环境与混响室电磁环境有较好的一致性;多导体微带线始端感应电流峰值出现的频点不满足f=nc/2L(n=1,2,3,…;c为传输速率,一般取光速;L为传输线长度),电流感应信号会随频率的增加出现衰减趋势;微带线端接负载阻值的变化不会影响到耦合曲线的变化规律,但电流感应信号幅值会随负载阻值的增大而减小。     

一款分离脱落电连接器电磁屏蔽效能设计

本文介绍了一款分离脱落电连接器的电磁屏蔽效能的设计、仿真和测试。脱落连接器的电磁屏蔽效能要求不小于30 dB,首先通过理论分析确定脱落电连接器的结构设计;再介绍电磁屏蔽效能计算方法,并使用CST仿真软件进行电磁屏蔽效能仿真;最后实测样品,通过测试来验证连接器电磁屏蔽效能的设计合理性。测试结果显示,该连接器在2MHz-18GHz频率范围内多个频点的电磁屏蔽效能值在41.8-89.8 dB之间,能够满足技术要求。     

振动型本征混响室场均匀性仿真分析

为比较分析振动本征混响室与机械搅拌混响室的场均匀性性能,针对振动型本征混响室(VIRC)腔壁不断振动的特点,提出了一种振动型本征混响室的场均匀性建模与仿真方法。将腔壁振动等效为多个细小腔壁在振动方向上随机振动,并将一个腔壁振动的混响室离散化为多个固定外形的混响室,则计算全部固定外形混响室中工作区域的电场即可获得振动型本征混响室的场均匀性。由此建立了振动型本征混响室的矩量法数值模型,进行低频段(200~400 MHz)的场均匀性仿真,并采用电场分量柱状图与Rayleigh分布概率密度曲线一致性比较的方法论证了建模与仿真的有效性。然后在200~400 MHz范围内将振动型本征混响室与同体积同外形的机械搅拌混响室进行场均匀性仿真对比,发现前者比后者的场均匀性标准偏差低0.5 dB以上,从而证明了在同体积同外形腔室结构条件下,振动型本征混响室较机械搅拌混响室能更有效的改善混响室的低频段性能。     

电磁兼容试验中的混响室技术

分析了电磁兼容试验用混响室技术,它主要包括混响室的校准和性能参数确定。在屏蔽腔内安装转动的搅拌桨使得混响室内部电磁场在统计上分布均匀且各向同性。混响室辐射抗扰度测试技术分析及与电波暗室技术对比说明该测试技术造价低、测试空间大、速度快,可廉价替代暗室测试,且已被国际标准广泛接受。     

发电机转子高频段混响室场均匀性仿真

本文介绍了发电机转子高频段混响室场均匀性校准内容,利用仿真软件对实验环境进行建模,在1.1GHz频率下进行场均匀性校准仿真.通过仿真区域中9个位置的电场强度值计算得到场均匀性偏差.根据获得的仿真结果,在相应频段混响室的场均匀性符合RTCA/DO—160G标准中的相关规定.     

含内部障碍物开孔缝腔体屏蔽效能

针对含有内部金属障碍物的开孔屏蔽腔体的结构特点,采用扩展的传输线方法理论,建立了平面波照射下腔体电场屏蔽效能的等效电路模型,推导了近似计算解析式,并计算分析了内部金属障碍物对开孔腔体屏蔽效能的影响,分析了障碍物跨度、到腔体开孔缝面的距离和障碍物开缝距离对腔体电场屏蔽效能的影响。在0~1 GHz范围内,利用传输线方法(transmission line method,TLM)计算了含内部障碍物腔体屏蔽效能,与CST软件仿真结果验证了本方法的有效性。计算结果表明:内部金属障碍物提高了腔体的屏蔽效能,改变了腔体的谐振频率,且障碍物尺寸越大对腔体影响越大;障碍物距离开缝面越远、跨度越大、障碍物开缝距离越近,腔体屏蔽效能越大。     

基于波形重建的开缝小腔体电磁脉冲屏蔽效能仿真分析

随着高功率电磁脉冲源的大量应用,电子设备的电磁脉冲防护成为电磁兼容领域的重要研究内容。为评估屏蔽体的电磁脉冲屏蔽效能,在分析波形重建方法的基础上,提出了开缝腔体屏蔽效能的最小相位法传递函数重构及波形恢复流程图,通过仿真计算和实验获得小腔体的频域屏蔽效能及其传递函数,对腔体内的方波电磁脉冲进行重建,分析了开缝小腔体对方波电磁脉冲的屏蔽效果。利用实测数据进行仿真计算结果表明:基于最小相位法的波形重建方法能够计算出电磁脉冲透过孔缝后的时域波形,计算得到的2种开缝屏蔽体的峰值屏蔽效能与屏蔽效能频域实测谱的低频屏蔽效能一致;利用该方法还能进行任意波形脉冲激励下的屏蔽体屏蔽效能计算,具有计算简单、预测效果好的优点。     

基于位置替代法的无线电引信混响室敏感度测试方法

针对引信敏感度分步测试方法工作量大、测试时间长等问题,提出了基于位置替代法的无线电引信混响室敏感度测试方法。利用混响室统计均匀的特性,将场强测试设备与受试设备同时置于混响室内进行测试,用测试位置平均场强替代引信受试位置场强,从而得到引信敏感度阈值。试验结果表明:各测试频点在不同采样点处测量值的平均值与均匀场测试结果相关性最好,相关系数可达95%,最小值与均匀场测试结果误差最小,其相对误差在3 d B范围内。与分步测试方法相比,该测试方法避免了试验中对受试设备的移动,减小了工作量,具有更好的实用性。     

基于能量守恒原理的嵌套混响室法材料屏蔽效能计算

基于归一化功率比(NPR)的屏蔽效能(SE)定义能够较好地解决混响室法材料SE测试中的部分问题,但现有NPR的推导过程忽略了多重耦合效应,导致获得的SE表达式仍不够准确。针对该问题,从能量守恒的角度出发,建立了测试场稳定后天线辐射功率等于系统损耗功率的方程,推导得到有无被测材料时透过测试窗口的NPR,最终给出一种改进的SE表达式。该方法物理意义清晰明确,修正了现有SE表达式因多重耦合效应而导致的计算偏差。对改进前后计算式的对比分析表明:随着测试窗口面积的增大与被测材料屏蔽能力的增强,现有表达式因多重耦合效应而导致的计算偏差可达十多dB。利用改进后的表达式处理实测数据能够更好地降低测试方法自身误差,合理评估材料的SE。