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.       

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。     

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.     

金属腔体孔阵电磁耦合的数值分析

本文针对正弦调制高斯脉冲激励下金属腔体的孔阵电磁耦合问题，使用Zeland公司的FIDELITY软件进行FDTD仿真，发现面积相同（即通风，散热量相等）时腔体电场耦合能力随着孔阵中孔的数目增多而下降，同时对不同形状孔阵及不同间距孔阵情况进行比较。     

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.     

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.     

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。     

改善金属外壳缝隙处电磁泄漏的新思路

从电磁场基本理论出发,提出了一种通过预留Z形缝隙,以“疏”、“堵”结合的方式提高金属外壳屏蔽效能的新思路,力求以更加易于操作的方式来解决金属外壳缝隙处的电磁泄漏问题.并通过实验,初步验证了这一构想.     

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。     

非完全密封金属板电磁屏蔽方法分析

防止电磁泄漏的屏蔽机柜往往因某些需要如板间接缝、开关孔、线缆孔、散热孔、仪表以及机械接头等,使屏蔽机柜带有缝隙（孔隙）,这样,缝隙（孔隙）的电磁泄漏就会降低总的屏蔽效能。文中对非完全密封金属板的电磁屏蔽效能进行计算及分析,并给出一些有效方法与建议。     

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.     

多面开孔腔体孔缝耦合效应研究

为研究任意入射角度平面波对多面开孔腔体的孔缝耦合效应,根据矢量分析和矩形波导内场强分布对等效传输线法进行了改进,计算了多面开孔腔体内任意位置的屏蔽效能。将改进等效传输线法计算结果与CST仿真结果、实验测量结果进行比较,验证了改进等效传输线法的正确性,相比数值计算方法,改进等效传输线法所需计算时间和内存更少。采用改进等效传输线法对相同体积不同尺寸的多面开孔腔体的屏蔽效能进行了研究,结果表明:在相同体积下,腔体为正方体时的屏蔽效能和其他尺寸腔体的屏蔽效能基本一致,但是正方形的屏蔽效能极小值点大大减少,从而减少了电子设备受电磁干扰的几率。     

高频电磁防护织物屏蔽效能研究

由于非实心屏蔽体经常替代金属板进行电磁辐射的屏蔽和防护,文中基于电磁兼容理论和电磁分析的数值算法,从理论和仿真两方面对金属网格结构的远场屏蔽效果进行了分析。针对孔径宽度l、金属丝直径d和四边形的顶角θ的3个变量对屏蔽效能的影响问题进行研究,首先运用电磁仿真软件Hobbies进行建模和仿真计算,而后通过经验公式计算出不同网格尺寸对应的SE值,将仿真与估算的结果进行比对,得出结论。     

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。