导线贯通金属腔体端接负载电磁脉冲响应规律*

为分析金属导体贯通腔体时导体腔内端接负载电路的电磁脉冲耦合响应,基于时域有限积分方法的电磁数值计算软件CST 建立了贯通导体端接负载电磁辐射响应耦合模型,研究了高斯脉冲作用条件下入射电场角度、贯通孔径、外部导体长度、端接负载等对终端负载响应的作用规律,分析了耦合机理。基于GTEM 室搭建了实验平台,在贯通导体两端开路条件下,通过测量腔体的屏蔽效能,与数值计算结果对比,两者吻合较好。结果表明:贯通导体方向的电场分量大小对终端负载耦合电压影响显著;入射波长远大于贯通孔径时,贯通导体为主要耦合通道;负载耦合响应与裸露导体长度、导体半径成正比;负载变化时,自身响应电压随阻值变化,而对另一端负载响应电压影响不大,两端阻值变化导致负载响应电压波形的衰减振荡不同;容性或感性阻抗是影响响应电压及频率的关键因素之一。     

贯通导线端接负载对腔体电磁耦合影响分析

为研究贯通导线端接负载对金属腔体电磁耦合的影响,基于时域有限积分方法建立了平面波辐射条件下含贯通导线金属腔体的耦合计算模型,通过腔内屏蔽效能变化研究了端接负载及连接方式等对腔内电磁耦合的影响,分析了耦合机理,提出了基于吉赫横电磁波传输室建立含贯通导线腔体电磁耦合实验的新方法,对计算结果进行了实验验证.研究表明:腔内贯通导线负载为纯电阻及容性阻抗时,负载接腔体或腔体接地能降低腔内的电磁耦合,且电阻值及电容值大小对腔内耦合有显著影响;电阻及加载电容后发现,负载开路且腔体不接地时,腔体的低频电磁耦合效果基本不变,负载短路且腔体接地时,负载变化对腔内高频耦合影响不大.负载连接腔体对腔内电磁耦合的谐振频率有一定影响.     

贯通导线端接负载对腔体电磁耦合影响分析

为研究贯通导线端接负载对金属腔体电磁耦合的影响, 基于时域有限积分方法建立了平面波辐射条件下含贯通导线金属腔体的耦合计算模型, 通过腔内屏蔽效能变化研究了端接负载及连接方式等对腔内电磁耦合的影响, 分析了耦合机理, 提出了基于吉赫横电磁波传输室建立含贯通导线腔体电磁耦合实验的新方法, 对计算结果进行了实验验证.研究表明:腔内贯通导线负载为纯电阻及容性阻抗时, 负载接腔体或腔体接地能降低腔内的电磁耦合, 且电阻值及电容值大小对腔内耦合有显著影响; 电阻及加载电容后发现,负载开路且腔体不接地时, 腔体的低频电磁耦合效果基本不变, 负载短路且腔体接地时, 负载变化对腔内高频耦合影响不大.负载连接腔体对腔内电磁耦合的谐振频率有一定影响.       

含贯通线及PCB板开孔腔体的电磁耦合研究

外界能量通过贯通线进入开孔屏蔽体,与PCB上MSL耦合而生成感应电流(Current),加剧了对敏感器件的耦合伤害。故建立含贯通线及PCB板开孔屏蔽腔模型,进行多角度耦合特性计算。在建模有效性验证后,利用有限元法探讨平面波激励下PCB不同模型、MSL上不同端接电阻、贯通线半径、贯通线与腔体壁相接及多贯通线等参数变化对Current的影响规律。结果表明:双介质模型的使用更接近实际PCB 结构对场的影响;两端接电阻取值相差不大条件下,可不考虑与MSL的阻抗匹配,取值也可不相等;Current 数值随贯通线半径的增加而增加;贯通线与腔体壁不同表面相接对应Current幅值要远高于非接触的情况,并会激出新的谐振点。多根贯通线及线间距改变时Current幅值都要高于单线的情况,尤以第一谐振之前更为明显,多线存在不会影响谐振点出现位置。     

含长贯通导线腔体电磁耦合数值分析与实验研究

基于时域有限积分方法建立了含长贯通导线金属腔体电磁耦合数值模型,分析了平面波辐射下贯通导线长度、电场极化等参数对腔体屏蔽效能的影响;提出了基于吉赫横电磁波传输室搭建实验平台的新方法,对数值结果进行了验证;建立了耦合等效电路,并分析了耦合机理.研究表明:贯通导线对电磁波耦合作用显著,腔内屏蔽效能下降约30dB;贯通导线有频率选择特性,当其电长度ξ约为1/2的整数倍时谐振;外部导线长度对腔体谐振频率及屏蔽效能无影响;内部导线长度及腔体壁厚度主要影响腔体谐振频率;距贯通导线越远,屏蔽效能值越大;贯通导线方向上电场分量增大,屏蔽效能变差.     

不完全屏蔽腔体辐射耦合电场增强效应防护方法

针对武器装备机箱内部电磁辐射防护的技术需要,从不完全屏蔽腔体辐射耦合电场增强效应形成机理出发,对孔缝耦合及贯通导体耦合导致的屏蔽腔体内部局部电场增强效应防护方法进行了研究.仿真计算了屏蔽腔体内部加载吸波材料、腔体分区隔断以及贯通导体安装金属导管等防护方法对不完全屏蔽腔体电磁耦合的影响,研究结果表明:在屏蔽腔体内部加载吸波材料能够有效降低由于腔体谐振产生的电场增强效应,相同的吸波材料放置在强场位置防护效率会更高;采用分区隔断的屏蔽腔体能够提高腔体的谐振频率,大幅降低腔体内大部分位置的电磁耦合能力;贯通导体通过金属导管进入屏蔽腔体能够有效降低贯通导体的电磁耦合能力,削弱屏蔽腔体内部的电场增强效应,屏蔽腔体内部及外部的金属导管长度越长,其防护效果越明显.     

带孔缝矩形金属腔体屏蔽效能研究

针对带孔缝矩形金属腔体在电磁辐射下的屏蔽效能问题,利用基于时域有限积分法的电磁仿真软件CST,建立了平面波辐照条件下含孔缝金属腔体的耦合模型,重点研究了电场极化方向,腔体材料,矩形孔缝的长度、宽度和深度,孔缝填充介质介电常数及其厚度等参数对屏蔽效能的影响规律.研究结果表明:典型金属材料对屏蔽效能的影响差别不大,垂直于电场极化方向的孔缝边长更能影响腔体的屏蔽效能,孔缝尺寸会影响矩形金属腔体的谐振点,孔缝深度能够通过衰减入射波在一定程度上影响屏蔽效能,孔缝填充介质会降低屏蔽效能,介质厚度及其介电常数会影响屏蔽效能峰值点.研究结果对金属腔体的电磁兼容设计有一定的指导意义.     

金属腔体屏蔽效能的预测

本文针对金属腔体屏效能预测的问题,使用Zeland公司的FIDELITY软件进行FDTD仿真。腔体内含一偶极子天线源,通过计算比较了源的位置不同时,不同频段范围内近场的屏蔽效能。     

双面含孔金属腔体屏蔽效能的快速计算

为研究双面含孔矩形金属腔体的屏蔽效能问题,运用矢量分解和等效传输线相结合的原理,给出了双面含单孔的矩形金属腔体内部中心点屏蔽效能计算方法,通过与电磁数值软件CST 的计算结果对比,验证了该计算方法的有效性,且耗时少、收敛快,运用该方法进一步研究了双面含孔阵矩形金属腔体屏蔽效能,得到了腔体内部多模谐振规律。在共振频率附近,腔体内中心点的耦合电场较强,当频率低于主频谐振时,屏蔽效能随着频率的降低而增大;在2GHz 频率范围内,腔体内部各个方向的屏蔽效能都存在多模谐振的现象,且谐振模式不相同;开有相同面积的孔阵屏蔽效能比单孔差,谐振模式变化不大。     

金属腔体多耦合通道电磁特性研究

实际金属腔体常开有多个通道,使得腔内电磁环境变得复杂。以分析腔体多通道耦合电磁特性为出发点,建立平面波入射下矩形、圆柱腔体实例模型,引入对比系数作为评价手段,侧重研究孔缝、贯穿线缆两种耦合通道对腔内电磁场的影响,寻求共性规律。结果表明:腔外线缆长度变化不影响谐振点出现位置,随长度增加腔体屏蔽效能(SE)下降;腔内线缆随长度增加,谐振频率降低,两腔体具有如上共性结论。基于给定的模型及参数设定,通过比较系数可判断矩形腔体450 MHz 之前线缆耦合为主;贯穿线较长时, 510 MHz 之前圆柱腔体线缆耦合为主;贯穿线较短时,两个局部频点之外的其它频段孔缝耦合为主;涂覆磁损耗型吸波材料提升腔体SE 效果最好,且SE越低,提升效果越明显。     

电磁屏蔽室屏蔽等级和测量方法研究

电磁屏蔽室的屏蔽效能检测是衡量和判定屏蔽室等级的主要手段,因此正确选定其依据的屏蔽等级和测量方法的标准非常重要。文中对现行电磁屏蔽室屏蔽效能等级和测量方法的相关标准进行了梳理和对比,为在实际测量和确定屏蔽室等级时正确选定恰当的标准提出了可供参考的意见。另外结合工程实际,对屏蔽室单点与多点接地、绝缘、屏蔽门的设置等问题进行了讨论。     

金属网栅电磁屏蔽窗口薄膜的设计与制备

通过光刻掩膜技术、电阻热蒸发沉积技术制备电磁屏蔽窗口金属网栅薄膜,研究金属网栅的红外透射率和电磁屏蔽效能。为了能有效地屏蔽电磁波,使用CST Studio Suite电磁仿真软件设计不同周期、线宽的金属网栅,采用光刻掩膜技术、电阻热蒸发技术在双面抛光单晶硅基片上完成线宽为30μm,周期分别为350μm、450μm、550μm、650μm、750μm的金属网栅薄膜的制备。采用真空型傅立叶红外光谱仪和矢量网络分析仪分别对不同结构参数金属网栅薄膜的光谱特性和电磁屏蔽效能进行测试。结果:实现在双面抛光单晶硅基底上制备的网栅在12~18 GHz频段内,网栅的电磁屏蔽效能均达到12 dB以上。在3~5μm波段的透射率损失仅为8%。为了得到既具有高透光率,又具有强电磁屏蔽效能金属网栅薄膜需要合理设计金属网栅的线宽和周期。制备过程中网栅的光学-电学特性不仅受周期和线宽影响,掩膜板的加工精度、金属网栅的加工缺陷等也会造成不同程度的影响。     

电子仪器中敏感元器件的屏蔽

电磁屏蔽是电磁兼容技术的主要措施之一,对于电子仪器中的一些敏感元器件或敏感电路,必须采取必要的屏蔽措施进行保护,以提高元器件的抗干扰性和整机的可靠性.本文介绍了电子设备电磁兼容设计中电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁屏蔽的机理,着重介绍在电子仪器中对敏感元器件进行有效屏蔽的措施,对屏蔽效能进行了理论分析,并举例说明屏蔽效能的计算方法,最后提出进行此类屏蔽设计的一般方法.     

快速预测干扰下斜开孔腔体屏蔽效能的模型

提出一种针对复杂干扰下斜开孔金属腔体屏蔽效能的计算模型。该模型可快速精准地计算出任意金属材料腔体,任意开孔位置,任意观测点位置,任意入射、极化平面波照射以及斜开孔阵腔体的屏蔽效能。首先依据磁流原理和镜像原理将斜开孔腔体等效为两个水平开孔腔体,然后基于Robinson的等效电路法分别求解各自的屏蔽效能,再利用公式换算求得斜开孔金属腔体的屏蔽效能。随后针对腔体会面临的不同干扰,给出不同情况下屏蔽效能的计算方法。考虑多种干扰叠加的复杂工况,将该模型利用Matlab 进行编程,并将计算结果同全波仿真软件CST中的时域传输线矩阵法和频域有限元法的仿真结果进行对比,验证了所提模型的可行性。该模型在保证计算精度的同时,在计算效率上表现出极大的优势。     

弹体内置矩形腔屏蔽效能分析

为提高导弹强电磁脉冲防护能力,采用有限积分法对弹体内置矩形腔体的屏蔽效能进行了数值模拟.重点分析了双层嵌套腔体屏蔽效能与单层腔体屏蔽效能之间的关系,以及末制导雷达天线转动对壳体屏蔽效能的影响.结果表明:双层嵌套在L频段可提高屏蔽效能30 dB左右,但在S频段嵌套腔体与内层腔体的屏蔽效能相当;当外层腔体与内层腔体上孔缝共振频率相近时,嵌套腔体屏蔽效能会急剧恶化;天线转动对屏蔽效能的影响与入射波频段相关.该研究对提高导弹电磁防护能力具有指导意义.     

PCB板上不同屏蔽方式对屏蔽效能的影响

为了验证PCB板上几种屏蔽方式对电磁脉冲干扰的抑制作用,在理论分析电路板屏蔽罩屏蔽效能的基础上,利用传输线解析计算方法对其抑制效果进行仿真计算。通过在敏感器件下面添加一个接地平面、在敏感器件上面放置一个屏蔽罩以及在屏蔽罩与接地平面之间增加接地柱等方式,比较不同隔离形式的屏蔽效能。分析结果表明：屏蔽罩的屏蔽效能远大于在接地平面的屏蔽效能,并且屏蔽罩的接地柱越多屏蔽效能越高。     

镍基电磁波屏蔽复合涂料制备及在EMC中的工程应用

针对日益严重的电磁环境污染问题,根据电磁波屏蔽材料对电磁波作用原理,用镍粉和金属纤维作为复合填料,以丙烯酸树脂作粘结剂,按照涂料制备的方法,制备了一种能屏蔽电磁波的复合涂料。将其应用在某有线电视网和电子工作间,进行对比法测试,结果表明:在射频段,该材料将有线电视传输网设备中的干扰场强度降低了40%~50%,在电子工作间上的屏蔽效能达到了30~50dB。