考虑高次模的孔缝腔体屏蔽效能计算方法

针对现有孔缝腔体分析方法精度较差的缺点,在模式匹配法基础上,提出一种基于电磁拓扑理论的孔缝腔体屏蔽效能(SE)混合计算方法;该算法能快速准确地计算任意入射、任意极化平面波照射腔体以及任意位置开孔、双面开孔腔体的屏蔽效能。根据模式匹配法将腔体孔缝等效为不连续波导边界,通过求解耦合系数得到孔缝散射矩阵;然后采用电磁拓扑的方法分析孔缝腔体,绘制出物理模型的电磁拓扑信号流图,得到传播关系方程和散射关系方程;最后可获得腔体内任意点处的电压值,从而得到孔缝腔体内部屏蔽效能。通过将理论计算结果与CST仿真结果进行对比,验证了该混合方法在0~2 GHz范围内的计算结果明显优于Robinson等效电路法,且比CST占用的时间短、资源少。     

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。     

导电板覆盖的开孔矩形腔体电磁屏蔽效能的比较研究

针对导电板覆盖的开孔矩形腔体,比较了SE_i、SE_a、SE_m3种屏蔽效能(SE_i为入射场与开孔覆盖导电板时腔体内部某位置的透射场场强大小的比值,SE_a为开孔敞开与开孔覆盖导电板时腔体内部同一位置的透射场场强大小的比值,SE_m为开孔覆盖参考导电板与开孔覆盖待测导电板时腔体内部同一位置的透射场场强大小的比值)。利用解析理论方法和全波仿真方法计算分析了腔体谐振和观测点位置对3种屏蔽效能的影响规律,两种方法的计算结果一致性良好。结果表明,SE_i受这两个因素的影响很明显,SE_a受到的影响相对较小,而SE_m几乎没有受到影响,且SE_m与一个无限大板相对于另一个无限大板的屏蔽效能近似相等,这一特性使其在材料电磁屏蔽效能的评估中有着潜在的应用价值。     

高次模传输线法分析有孔双层屏蔽腔体屏蔽效能

采用考虑了腔内高次模的传输线方法分析了有孔屏蔽腔体的屏蔽效能,与时域有限差分法(FDTD)结果的比较证明了它的有效性。把该方法扩展到双层屏蔽腔内电场的屏蔽系数的计算,它与单层屏蔽腔内屏蔽系数的比较表明:采用双层屏蔽使得腔体的屏蔽效能大为提高。进一步把单个孔缝推广为具有一定隔距、相同形状且轴对称分布的孔缝阵列,结果表明:在单层屏蔽腔体中,保持孔缝总面积不变时,随着孔阵中孔缝数量的递增,单层屏蔽腔体的屏蔽效能逐步的提高;把屏蔽腔体的单层孔阵改进为双层孔阵后,腔体的屏蔽效能随孔缝数量递增时的提高幅度,整体上比单层孔阵时的提高幅度要大。因此,把单层屏蔽改进为双层屏蔽,或者保持孔缝总面积不变时增加孔缝数量都可以有效地提高屏蔽效能。     

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。     

双层腔体屏蔽效能随孔缝位置与数量变化规律研究

孔缝位置及数量会影响电磁波衍射,进而对双层腔体屏蔽效能产生重要影响。以中心位置携带单孔缝的双层腔体为研究对象,基于Robinson等效电路法与电磁拓扑理论,推导得到计算平面波辐照下双层腔体屏蔽效能的Baum-Liu-Tesche(BLT)方程。通过将偏心系数Cm与Robinson孔阵阻抗引入BLT方程,使修正后的BLT方程能计算含有任意孔缝位置与数量的双层腔体屏蔽效能。结果表明,双层腔体屏蔽效能随着内外层孔缝重合面积的减小而升高;当面积一定时,屏蔽效能随孔缝数量的增多而提高,然而,孔缝长度与波长相等时,屏蔽效能降低至极小值。BLT方程计算结果与CST仿真结果基本一致,并且计算时间极大幅度降低,证明修正后的BLT方程具有可靠性与快速性,为计算双层腔体屏蔽效能提供了一种有效且快速的方法。     

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。     

一种快速预测有损腔体屏蔽效能和谐振模式的解析模型

该文提出一种分析平面波照射下有损腔体屏蔽问题的解析模型,该模型不仅可以快速预测有损腔体偏心开孔和任意位置目标点时的屏蔽效能,而且还可以准确分析损耗导电材料对较高频率处高阶谐振模式的抑制效应.首先根据电磁拓扑理论和电路理论,构建有损屏蔽腔体的等效电路以及信号流图;其次通过信号流图建立广义BLT方程,并利用该方程计算目标点所在横截面的最大电压响应;最后根据电压和电场分布的关系,得到目标点处的总电场分量.该模型能够方便地处理单孔、孔阵及双面开孔有损腔体的情况,并通过全波仿真软件CST验证了其有效性和准确性,为分析有损腔体的屏蔽问题提供一种可靠高效的计算方法.     

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。     

电缆屏蔽金属网屏蔽效能的工程计算

金属网由于柔韧性好、使用方便等优势而在电缆屏蔽工程上得到广泛应用.木文对电缆用的金属网屏蔽效能进行研究,通过理论计算,对金属网不同材料、不同规格、单层与双层屏蔽及有缝隙情况下的屏蔽效能进行比较与分析,对工程应用有一定的指导意义.     

无线电能传输系统带磁屏蔽任意位置矩形线圈的互感计算

互感是无线电能传输系统的一个关键参数,在电动汽车线圈耦合机构中添加磁屏蔽材料,可以有效减少磁泄漏,增强线圈之间的互感。目前还没有方法计算带磁屏蔽任意位置矩形线圈之间的互感。为此该文基于双傅里叶变换和麦克斯韦方程组推导了带磁屏蔽条件下的磁通密度。并在此基础上,利用空间直角坐标变换法,得到了任意相对位置两个矩形线圈的互感计算式。与传统的近似计算方法不同,所提出的方法是计算互感的解析方法,可以对线圈间互感进行精确的数值求解。最后,以两个具有多种位置变化情况的矩形螺旋线圈为例进行了模型验证,互感的理论计算值和有限元仿真结果及实验结果吻合良好,验证了所提方法的有效性。     

贯通导体耦合对金属腔体屏蔽效能的影响

为研究外部电磁能量通过贯通导体耦合对腔体内部屏蔽效能的影响,利用电磁仿真软件FEKO,从频域角度对腔体内部场进行了仿真研究,利用矢量网络分析仪、功率放大器、GTEM室和全向电场探头搭建实验系统进行了验证,并通过建立含贯通导体金属腔体电路模型进行了谐振频率定性分析。结果表明:仿真和实验的结果具有一致性;当加入贯通导体后,腔体的屏蔽效能减小,谐振频率降低。腔体屏蔽效能随着贯通导体数量的增多而减小,随着电场极化方向与贯通导体夹角增大而减小,在腔体谐振频率以下随着监测点到贯通导体位置增大3倍,屏蔽效能提高20 dB。屏蔽效能的谐振频点受贯通导体长度影响较大,随着贯通导体数量增多而减小,不随电场极化方向和监测点位置变化而改变。为了改善含贯通导体金属腔体的屏蔽效能,应注意引入贯通导体后产生的新谐振频点,以及在这些频点上的屏蔽效能极小值,敏感电路应远离贯通导体放置。     

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。     

圆筒形压力容器开孔补强的计算方法

压力容器开孔后，在孔边缘产生“应力集中”现象，需要考虑“开孔补强”措施。通过对圆筒承压容器及开孔周圆的应力分析，提供了开孔补强的经验计算公式和实际计算方法，可供实施开孔补强时参考。     

基于孔缝箱体屏蔽效能的研究

变电站二次侧敏感设备在检测过程中易受到电磁干扰,测得准确数据变得非常困难。机箱电磁屏蔽是一种有效的电磁屏蔽措施,在电气设备外部加装金属罩作为机箱外壳以提高电磁屏蔽性能。基于屏蔽效能定义进行讨论,对材料选取进行分析,考虑到设备散热对机箱开设孔洞,根据孔洞的形状、大小等做了一系列对比分析。结果表明:不同金属材料以及孔缝都对机箱屏蔽效能产生影响,不锈钢比铜屏蔽效能略好,孔缝对机箱屏蔽影响较大。通过ANSYS进行模拟仿真,对比分析结果选出最优解并给出相应措施方案。     

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。     

单层金属板屏蔽小室电磁屏蔽效能的有限元法计算

微电子设备的电磁干扰防护普遍采用屏蔽技术，针对屏蔽工程施工和屏蔽材料的选择，文章提出了利用有限元法，计算单层金属板屏蔽小室的电磁屏蔽效能，并对以铝、铜、铁为屏蔽材料的金属板，屏蔽小室100MHz以下频率电磁屏蔽效能进行了数值计算。结果表明金属板屏蔽小室电磁屏蔽效能主要决定于屏蔽材料的电导率，电导率越高，电磁屏蔽效能越高，薄金属板的屏蔽效能很高。     

混合孔缝箱体屏蔽效能电磁拓扑分析方法

武器产生的电磁脉冲会通过"前、后门"耦合效应对箱体内部电子元器件及电路板造成毁伤,严重威胁到电气电子设备的安全运行。为此,必须对箱体电磁屏蔽效能(SE)进行分析研究。基于Robinson等效电路模型,提出了一种估算混合孔缝箱体屏蔽效能的电磁拓扑理论(EMT)方法。以孔缝散射参数为基础,建立了箱体外部场和内部场的BLT方程,解决了孔缝耦合问题;通过引入偏心系数对孔缝等效阻抗进行修正,实现了对偏心孔缝箱体的屏蔽效能分析;基于电磁波相干原理,将混合孔缝箱体的内部场分解成偏心单孔和偏心孔阵箱体内部场,从而实现了对混合孔缝箱体的屏蔽效能分析。基于CST仿真数据,在0~1.5 GHz频域内,对Robinson、Parisa Dehkhoda和EMT算法结果进行对比分析。仿真结果表明,EMT算法的最小误差均值为3.227 2 dB,最大误差均值为5.467 5dB,其计算精度较高。EMT算法的运行时间是CST仿真软件的1/23,比Robinson、Parisa Dehkhoda算法的运行时间长,但仍保持了较高的计算效率。该算法建立了箱体、孔逢参数与屏蔽系数间的直接映射关系,比CST仿真软件更适用于工程实践。     

短贯通导体对金属腔体屏蔽效能影响研究（英文）

The shielding effectiveness of a metal enclosure with a short penetrating conductor was studied in the frequency domain by using simulation and experimental observation.Electromagnetic simulation software computer simulation technology(CST) was used for simulations.Experimental system verifying the simulation results was built with a vector network analyzer,a power amplifier,a gigahertz transverse electromagnetic(GTEM) chamber,and an electromagnetic field measuring probe.The simulation and experimental results are in an agreement.Effects of different factors,such as length of a penetrating conductor,size of a penetrating aperture,and distance from observing points to a penetrating conductor on the shielding effectiveness were researched in the simulations.For a metal enclosure,its shielding effectiveness degrades about 30~40 dB when a penetrating conductor exists as a main coupling path,and about 10 dB more if the penetrating conductor outside the shielded enclosure is doubled in length.The shielding effectiveness degrades with increasing the size of a penetrating aperture or the distance from observation points to a penetrating conductor.The resonant frequency of the shielding effectiveness decreases when the length of a penetrating conductor inside the shielded enclosure increases.In order to improve the shielding effectiveness of an enclosure with a short penetrating conductor,the penetrating conductor should be short and the size of the penetrating aperture should be as small as possible,and circuits should be kept at a distance from the penetrating conductor.Effect of the penetrating conductor on the resonant frequency should be taken into account.The obtained results are useful for formulating guidances on design and installation of electronic products.     

冲击电场作用下屏蔽体屏蔽效能实验研究

电磁屏蔽体对电力系统二次设备的冲击电场防护作用明显,其屏蔽效能的实验研究对保护小室、机箱等屏蔽体设计有指导意义。为此,搭建了一套基于光电电场传感器的冲击电场作用下屏蔽体屏蔽效能实验研究系统;比较了不同材料屏蔽体的屏蔽效能,研究了网格尺寸对金属网格屏蔽体屏蔽效能的影响;对比了不同频率下金属网格屏蔽体的屏蔽效能差异,研究了接地电阻对金属网屏蔽体屏蔽效能的影响。研究表明:金属材料屏蔽体的屏蔽效能较好;金属网格尺寸10 cm的屏蔽体可获得20 dB的屏蔽性能;操作波和雷电波作用下的屏蔽效能基本相同,前者略大于后者;减小接地电阻可有效提高金属屏蔽体的屏蔽效能。