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。     

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.     

基于扩展传输线法的异型腔电场屏蔽效能

针对带有凸面结构屏蔽腔体的特点,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,并计算分析了凸面结构对电场屏蔽效能的影响。结果表明:凸面结构使得腔体第一谐振频率发生偏移。当信号频率高于腔体谐振频率时,凸面结构越高、跨度越大、距离开孔面越远对电场屏蔽效能影响也越大。分析结果与CST仿真结果进行了对比,证实本文采用的基于扩展传输线法的等效电路模型对问题研究的有效性。     

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。     

含短贯通导体的金属腔体电磁辐射耦合规律

为研究含短贯通导体金属腔体在平面波辐射条件下内部电磁耦合规律,利用电磁数值计算软件CST建立了含短贯通导体金属腔体电磁辐射耦合模型,研究了加载短贯通导体对开孔金属腔体内部屏蔽效能的影响。并基于GHz横电磁波室(gigahertz transverse electromagnetic cell,GTEM)搭建了含短贯通导体金属腔体电磁耦合实验平台,对数值计算结果进行了实验验证。同时分析了平面波辐射条件下贯通导体长度、贯通导体半径、贯通孔尺寸、电场极化方向等参数对内部电磁耦合的影响规律,揭示了短贯通导体引入电磁干扰的耦合机理。结果表明:当屏蔽效能为40 d B的开孔腔体加载短贯通导体后,腔体内部屏蔽效能明显下降,屏蔽效能最小值达到-15.29 d B;腔体外部裸露贯通导体长度增大3 cm,腔体的屏蔽效能降低约4 d B;腔体内部贯通导体长度主要影响腔体的谐振频点;贯通导体长度不变而内外部分长度变化时,腔体屏蔽效能和谐振频点均发生变化;贯通孔尺寸增大,导致腔体内部屏蔽效能下降;测试点距离贯通导体越远,屏蔽效果越好;贯通导体半径能够影响屏蔽效能和腔体谐振频点;腔体壁厚度每增加0.3 cm,谐振频率增大约8 MHz;平行于贯通导体的电场分量越大,腔体屏蔽效能越差。     

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。     

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。     

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。     

真空断路器控制板的屏蔽设计与仿真

利用AnsoftHFSS高频电磁仿真软件研究设计适用于10kV真空断路器控制板VSI-A001的电磁屏蔽箱体。根据国标GB9254--2008,设定激励源的频率段为30～230MHz,仿真分析屏蔽箱体的结构对屏蔽效能的影响：当屏蔽箱体的厚度（0．1—1mm）为0．7mm时,屏蔽效能最大;圆角矩形孔比直角矩形孔的屏蔽效能强;大规模圆孔阵列屏蔽效能优于其他形式的孔洞分布。本文所设计的屏蔽箱体的屏蔽效能达到30dB（GB9254--2008的B级标准）。结果证明。电磁屏蔽箱体的厚度与电磁屏蔽效能并非严格单调递增关系,而是以多极值点呈现;电场辐射方向与屏蔽箱体表面的孔缝决定了最终的屏蔽效能,只有当孔缝能让屏蔽箱体表面的感应电流更加顺利流过,才能使屏蔽效能最大。     

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FDTD法的连接器电磁屏蔽性的研究

基于FDTD法模拟研究了连接器的接线孔数目、大小对外壳屏蔽性的影响。结果显示,孔的总面积一定时,每侧采用双孔接线比通常单孔时的屏蔽性能更好。进入腔体内的电磁波发生谐振,谐振频率由腔体的内部结构决定,与表面上的孔无关。     

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。     

A Large-Area High-Reflectivity Broadband Monolithic Single-Crystal-Silicon Photonic Crystal Mirror MEMS Scanner With Low Dependence on Incident Angle and Polarization

In this paper, we introduce a single-axis resonant combdrive microelectromechanical systems (MEMS) scanner with a large-area highly reflective broadband monolithic single-crystal-silicon (SCS) photonic crystal (PC) mirror. PC mirrors can be made from a single monolithic piece of silicon through alternate steps of etching and oxidation. This process allows the fabrication of a stress-free PC reflector in SCS with better optical flatness than deposited films such as polysilicon slabs on low-index oxide. PC mirrors can be made in IR transparent dielectric material and can achieve high reflectivity over a broad wavelength range. PC reflectors have several advantages over other mirror technologies. They can tolerate much higher processing temperatures and higher incident optical powers as well as operate in more corrosive environments than metals. Compared to multilayer dielectric stacks, PC mirrors allow for simpler process integration, thus making them highly compatible with CMOS and MEMS processing. In this paper, we fabricate a PC mirror MEMS scanner in SCS without any deposited films. Our PC mirrors show broadband high reflectivity in the wavelength range from 1550 to 1600 nm, and very low angular and polarization dependence over this same range. The single-axis MEMS scanners are fabricated on silicon-on-insulator (SOI) wafers with the PC mirrors also fabricated in the SOI device layer. The scanners are actuated by electrostatic comb drives on resonance. Dynamic deflection measurements show that the scanners achieve 22deg total scan angle with an input square wave of 67 V and have a resonance frequency of 2.13 kHz.     

HEMP场激励下交直流高压输电线耦合响应概率分布

应用蒙特卡罗法和传输线耦合响应节点导纳方程,分析了高空核电磁脉冲(HEMP)场激励下交流高压输电线和直流高压输电线耦合响应的分布规律.分析中将电磁波的入射参数,包括极化角、入射角和方位角,作为一组随机变量,并由计算机随机产生.应用瞬态外场激励下多导体传输线节点导纳方程分别分析端接传输线耦合电流和耦合电压响应峰值,并得出...     

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。     

Circularly polarized spin current assisted fast resonant switching in magnetic tunnel junctions with perpendicular anisotropy

We propose a mechanism to substantially enhance spin transfer torque induced switching in perpendicular anisotropy magnetic tunnel junctions. Our method is based on injecting an additional assisting DC current with circular spin polarization into a magnetic free layer at frequencies that are resonant with its normal ferromagnetic resonance frequencies. We observe 80 % reduction in switching delays at constant switching currents and 2× improvement in critical switching current density. Spin current polarization chirality and spin polarization efficiency dependencies are investigated. Further, a device structure to experimentally realize the mechanism proposed in this letter is presented.     

Analysis of unbounded and bounded circuits considering finite substrate extent and inhomogeneous dielectric layer

A generalized method of lines algorithm is presented for characterizing unbounded and bounded circuits. Finite substrate extent and inhomogeneous dielectric layers are rigorously considered in this field‐based model. Radiating properties of unbounded regular and irregular microstrip patch resonators and arrays are studied with emphasis on effects of mutual coupling and finite dielectric extent on complex resonant frequencies. In addition, unbounded loss effects for microstrip open‐end and 90° angular bend deposited on finite substrate as well as chip‐to‐chip discontinuities are also investigated. Our developed algorithm incorporates an absorbing boundary condition using the Padé approximation to simulate any potential radiation and leakage losses for resonator structures while an improved lossy absorbing boundary condition (LABC) that can handle both propagating and evanescent waves is used to determine the unbounded effects for waveguiding structures. Results indicate interesting properties of the finite extent of dielectric substrate on resonance and radiation characteristics, and also on unbounded radiation and leakage losses. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

Meander line polarizer on a chiral slab (transverse electric case)

In this contribution, we present a theoretical investigation of power reflection and transmission coefficients for a meander line polarizer placed periodically on a chiral slab. A meander line polarizer converts the wave polarization from linear to circular as the wave propagates through the polarizer at normal incidence. The design parameters are the dimensions of meander line and the material properties of dielectric slab. We introduce a new independent parameter, chirality admittance, which controls the wave polarization, replacing the dielectric slab with the chiral slab. The results demonstrate that the resonant frequency and the bandwidth of the meander line polarizer depend strongly on the value of chirality admittance.     

绝缘子污秽的毫米波辐射测量建模与计算

根据天线理论与微波辐射测量原理,建立了绝缘子污秽的毫米波辐射检测模型,包括天线温度模型与三层媒质模型两部分,分析了绝缘子表面的发射率与温度、入射角度、污层厚度及绝缘子层介电常数等因素之间的关系。在晴朗天空和云雾天气两种情况下,首先根据大气参数计算出天空温度,进而利用检测模型得出不同条件下天线温度与绝缘子等值附盐密度之间的对应关系。计算结果表明,对于高精度的毫米波辐射计,在确定的天气参数和模型参数下,天线温度值完全能够反映绝缘子的污秽程度。最后,通过实验证明了该检测模型的准确性和有效性,为工程应用提供了参考依据。