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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

内置电路板的复杂多腔体电磁串扰屏蔽效能的解析研究

在复杂多腔体的金属屏蔽体中,紧凑相邻腔体之间的电磁串扰属于近场干扰,会对内部放置的电路板或元器件造成影响。利用数值计算方法研究此类问题时,往往需要占用大量的存储资源且计算效率较低。针对此问题,利用电磁拓扑理论和推广的Baum-Liu-Tesche(BLT)方程,考虑一个内置电路板的多腔金属屏蔽体,其相邻腔体之间金属隔板上的开孔用导电材料进行封堵,针对相邻空间的近场电磁串扰,构建计算屏蔽效能的解析模型。利用该模型分析导电材料电导率大小、激励源位置、电路板厚度和位置以及数量对屏蔽效能的影响。研究结果表明,该模型的计算结果与CST的仿真结果有很好的一致性,验证了本模型的准确性和适用性,相比于数值计算方法不仅节省了计算时间和存储资源,而且还能用于屏蔽效能规律的研究。     

任意平面波辐照下开孔矩形腔体屏蔽效能快速计算方法

提出了一种开孔矩形腔体电场耦合计算模型,能够在宽频带内快速可靠地计算任意平面波辐照下腔体内任意位置处的屏蔽效能。模型将开孔等效为双导体微带传输线,腔体视为终端短路的波导,通过场路耦合模型计算腔体内部等效电压,并应用波导理论计算腔体耦合电场的TEmn与TMmn模式。相比于现有计算模型,本模型全面研究了入射波仰角、方位角、极化角对屏蔽效能的影响,同时考虑腔内电场高次模式,可在宽频带范围内,对任意开孔位置、腔内任意观察点处的屏蔽效能进行快速有效的计算。通过仿真与传输线矩阵法对比,计算结果在0.5~3 GHz频带内符合度较好,验证了所建立模型的有效性与准确度。     

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...     

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。     

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。     

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。     

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.     

ESD辐射场与带孔缝金属腔体耦合的数值研究

采用FDTD法研究了ESD电流注入细导线所产生的辐射场在其近场区域与带孔缝金属腔体的耦合问题 ,建立了耦合数值模型。计算分析表明 ,在金属腔体内的孔缝周围区域存在较强的耦合场 ,腔体内被激励起以TE10 1模、TE2 0 1模和TE112 模为主的谐振场 ;对面积相等的方孔、矩形孔和孔阵 ,通过长边与导线垂直的矩形孔和方孔的耦合场比较强 ,而通过长边与导线平行的矩形孔和孔阵的耦合场比较弱     

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。     

含孔缝金属腔体电磁场增强效应的形成机理仿真

为分析金属腔体场强增强效应,保护腔体内部敏感电路,采用电磁仿真软件CST,从频域角度利用屏蔽效能对其开展仿真研究,并利用矢量网络分析仪、功率放大器、GHz横电磁波传输室和脉冲强磁场测量探头搭建实验系统进行了验证。最后理论分析了场强增强效应的形成机理,研究了孔缝形状、电磁波极化方向、腔体不同位置、吸波材料加载对场强增强效应的影响规律。仿真和实验结果有较好的一致性,结果表明:腔体孔缝增强效应受到腔体表面电流、孔缝谐振和腔体谐振的影响;矩形孔缝的场强增强效应比方形、圆形孔缝显著;电磁波极化方向垂直于矩形孔缝长边的场强增强效应最强;在最小谐振频率以下,孔缝中心轴线上离孔缝越近增强效应越显著,并且加入吸波材料能较好地减弱腔体中心的场强增强效应。研究结果为含孔缝腔体的电磁兼容设计与防护提供了理论依据。     

窄缝屏蔽耦合的研究

在电子设备的研制过程中,电磁兼容设计成为越来越重要的问题,它将直接影响到系统的工作性能.屏蔽是电磁兼容的重要技术,可以有效地切断干扰源与敏感设备的耦合路径,然而不可避免的孔缝使得屏蔽效能大大降低.复杂孔缝的耦合分析是十分困难的,对于窄缝的耦合,引入Warne-Chen模型利用传输线理论建立了具有厚度和损耗的复杂缝隙耦合方程.分析耦合区域包含导体更加具有实际意义,对于耦合区域包含细导线的情景,本文也作了详细的分析.     

截止波导管在腔体屏蔽中的应用研究

依据波导管的高通滤波性能,设计了一种带有波导管结构的金属屏蔽腔体.采用HFSS有限元仿真软件,分别仿真了矩形孔和加了一段矩形波导管的腔体模型,分析了在1.0～2.0 GHz频率范围内屏蔽效能和电磁场强度变化.并进一步研究了平面波不同极化方向以及波导管长度对腔体屏蔽效能的影响,得出E0沿Y轴(沿短边)极化整体屏蔽效能最好...     

基于BLT方程的有孔箱体屏蔽效能分析

为了计算有孔金属屏蔽箱体的屏蔽效能,根据Robinson算法和电磁拓扑理论,提出了一种基于BLT方程的有孔箱体屏蔽效能分析方法,推导出了屏蔽箱体、孔逢、入射波等参数与屏蔽效能的关系式,并扩展到孔阵、偏心孔以及任意极化角的情形,分析了开孔形状、孔阵的孔间距、孔阵开孔面积以及开孔数量对屏蔽效能的影响。在0~2 GHz范围,对单孔和孔阵箱体的屏蔽效能进行仿真,并与Robinson算法以及CST仿真结果进行了对比,验证了方法的有效性。数值仿真结果表明:开孔面积不变时,开孔数量越多屏蔽效能越好;开孔数量不变时,开孔面积越小屏蔽效能越好;在开孔面积以及开孔数量都不变时,孔阵的孔间距越大屏蔽效能越好。