BLT方程在箱体屏蔽效能分析中的应用

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,介绍了BLT方程的基本原理,推导出了描述孔缝耦合的BLT方程,建立了屏蔽箱体、孔逢、入射波等参数与屏蔽效能的函数关系,并扩展到偏心孔以及任意极化角的情形,分析了孔缝形状、尺寸以及观测点位置等对屏蔽效能的影响。在0~1GHz范围,对中心开孔箱体的屏蔽效能进行仿真,并与CST仿真结果进行对比,验证了方法效性,数值计算结果表明:文中算法不仅能够准确的描述出箱体屏蔽效能随入射波频率的变化关系,而且能有效地估算出屏蔽箱体的谐振频率。     

带孔缝箱体电磁屏蔽效能的研究

随着无线通信技术的普及与应用、电子产品高频化、数字化、小型化的发展趋势,使得电子设备间的电磁屏蔽问题更加突出。屏蔽箱技术是行之有效的屏蔽方法,然而,实际中常用于散热、过电缆等的功能性孔或孔阵必然造成电磁泄漏。因此,现今对影响电磁屏蔽效能的相关因素的研究和分析提出了更高的科学性。在简要介绍了电磁屏蔽效能的计算方法的基础上,针对带孔缝箱体内电磁场,详细分析了使用电磁仿真软件HFSS计算其电磁屏蔽效能的方法及结果。得出了一般性结论:箱内与孔缝距离不同的点,距离孔缝越远,屏蔽效能越好;屏蔽效能圆形孔缝和正方形孔缝大小相仿,三角形孔缝位列次席,而长方形则居于末位;孔缝越小,屏蔽效能越好;长方形孔缝的长短边的比值越小,箱体屏蔽效能越好;孔阵间距越小,屏蔽效能越好;开孔数量越多,屏蔽效能越好。     

基于FDTD的孔缝阵腔体屏蔽效能研究

电子仪器的屏蔽腔体由于散热、通信的需要往往有大量的孔缝。本文介绍了分析屏蔽腔体的电磁泄漏和对外界电磁辐射的屏蔽效能的模型。利用这两种模型,基于时域有限差分(FDTD)算法,分别计算了带有孔阵列的金属屏蔽腔体的电磁泄漏和在外界高斯脉冲照射下的电磁屏蔽效能。通过对总面积相等的不同类型孔阵列的仿真计算结果的对比,得出圆形孔阵列具有最好的屏蔽效果。对于总面积相等的同类型孔阵列的计算结果表明,孔的尺寸越小,其阻止电磁泄漏和对外界电磁辐射的屏蔽能力越强。通过计算,还分析了双层孔阵列的屏蔽效能以及层间距对屏蔽效能的影响。     

基于FDTD的孔缝金属箱屏蔽效能分析

为了分析与解决复杂平台上的天线与其周围指挥舱等金属结构之间的电磁干扰问题,以期将天线对指挥舱内的电子设备的干扰降到最小.应用时域有限差分算法计算了2根振子天线辐射下带孔缝金属箱子的屏蔽效能.通过计算金属箱内部一点的电场强度和频谱特性,研究了形状不同、尺寸不同、面积相同和数目不同等窗口状态对带孔缝金属箱的屏蔽效能的影响,得出了提高带孔缝金属箱的屏蔽效能的一些方法手段.能有效解决工作于车、船和飞机等复杂电磁环境的天线干扰其周围指挥舱等金属结构内电子设备的电磁问题.     

车载移动卫星通信系统电磁屏蔽

为了减少外界电磁脉冲对车载移动卫星通信系统的电磁损伤,通过设置带孔缝的屏蔽腔体对系统内部各组件进行电磁防护。应用传输线理论,将带孔缝的屏蔽腔体建模成传输线,腔体内部的PCB建模成特殊的传输层,求解出腔体内任意点的屏蔽效能。仿真结果表明:所建模型可以很好地拟合实验数据,验证了模型的准确性,很好地解决了运算速度与精确度之间的矛盾。模型给出了电磁脉冲入射角、极化角、腔体和孔缝尺寸等对屏蔽效能的影响,为工程实践中进行电磁屏蔽提供了很好的理论基础。     

车载移动卫星通信系统电磁屏蔽研究

为了减少外界电磁脉冲对车载移动卫星通信系统的电磁损伤,通过设置带孔缝的屏蔽腔体对系统内部各组件进行电磁防护。应用传输线理论,将带孔缝的屏蔽腔体建模成传输线,腔体内部的PCB板建模成特殊的传输层,求解出腔体内任意点的屏蔽效能。仿真结果表明：本文所建模型可以很好地拟合实验数据,验证了本文模型的准确性,很好地解决了运算速度与精确度之间的矛盾。模型给出了电磁脉冲入射角、极化角、腔体和孔缝尺寸等对屏蔽效能的影响,为工程实践中进行电磁屏蔽提供了很好的理论基础。     

利用扩展TLM研究内置带孔隔板结构的箱体屏蔽效能

基于扩展的传输线方法,对内置带孔金属隔板的带缝箱体,建立了平面波照射下腔体屏蔽效能的等效电路模型,推导出屏蔽效能的计算公式,屏蔽效能的计算结果与CST软件仿真结果进行对比,验证了扩展的传输线方法计算的可行性.分析了金属隔板上圆孔的尺寸及位置对电场屏蔽效能的影响,以及金属隔板的位置对测试点的屏蔽效能的影响,结果表明圆孔直径越小,位置离开隔板中心的距离越大,屏蔽效能越高,谐振频率向下偏移量越大;隔板位置的变化会造成箱体谐振频率的偏移,隔板距离孔缝面越近,谐振频率向上偏移且偏移量越大.基于单缝单孔的箱体,对含有多缝多孔的复杂箱体进行分析,结果表明增加孔和缝的数量会使屏蔽效能增大,孔数量的改变也会使谐振频率产生偏移.     

采用FDTD法的计算机机箱屏蔽效能分析

建立计算机机箱物理模型,利用时域有限差分(FDTD)法分析计算机机箱对平面电磁波的屏蔽效能,讨论机箱上缝隙和孔阵对机箱内屏蔽效能的影响.数值计算结果表明:机箱上的缝隙使机箱内距离缝隙较近处屏蔽效能减小,且屏蔽效能随着与缝隙的距离增大而增大.研究结果可用于计算机系统的电磁兼容设计和干扰防护问题.     

用FDTD法分析开孔金属板的屏蔽效能

电子电气设备上的通风孔通常会成为机箱内部电磁能量耦合到外部去的通道,这些耦合出去的能量会成为电磁干扰,所以需要研究开孔金属板的屏蔽效能(SE).本文采用的是数值建模和实验结果进行比较的方法,时域有限差分法(FDTD)是一种优良的数值电磁场计算方法.本文应用它作为核心算法,对系列实验建立了仿真模型.仿真模型的运算结果和实验数据进行了比较,两者吻合得很好,证明了本文建模的成功.对比较结果的分析,进一步揭示了金属板上开孔的大小、形状、数目以及金属板厚度等各因素对屏蔽效能的影响,一些经验性的推论可供实际设计参考.     

快速算法用于带孔缝金属腔屏蔽系数计算的比较研究

本文比较了TLM、ILCM和M-MOM三种快速算法在斜入射波和多面开孔情况下计算金属腔屏蔽系数(SE)的适用性,发现M-MOM在各种情况下的计算结果最为准确,ILCM无法计算多面开缝情况,而TLM不适用于电大尺寸情况.本文还研究了电磁波的入射角和极化角、孔缝长边、腔体内观测点位置及相对面孔缝位置等参数对SE的影响.结果表明单面开缝时SE随方位角、极化角增大而增大,随仰角增大而减小,而相邻面开缝的SE则由方位角和腔体尺寸决定.当孔缝长度接近或大于半波长时,SE不再随长度的增大而减小.腔体内观测点位置不同,SE有不同的变化特性,因此仅用腔体中心点位置上的SE表示腔体的屏蔽效能是不够的.当屏蔽腔不可避免需要开缝时,应尽量选择开等效面积较小的孔缝.     

有孔箱体屏蔽效能的多模传输线法分析

通过对有孔箱体屏蔽效能的传输线解析计算法进行扩展,得到可计及箱体内高次模传输的多模传输线模型,运用三维电磁场仿真软件HFSS(high frequency structure simulator)进行了有效性验证。应用得到的多模传输线模型,分析了箱体内不同位置处高次模对屏蔽效能的影响。计算结果表明：宽频域上,高次模对屏蔽效能的影响不可忽略;在1 GHz以下,越靠近箱体的开孔,高次模影响越大;在近孔处,高次模会引起某些频段上屏蔽效能的提升。因此,只有综合考虑多种传输模式才能准确反应宽频域上和近孔处的屏蔽效能。     

电大开孔箱体内部场线耦合等效电路模型

基于混合算法提出了一种用于电大开孔箱体内部场-线耦合效应分析的等效电路模型.基于Cohn模型和镜像原理,计算电大开孔箱体内部任意观测点处电场解;推导了箱体内部电偶极矩辐射场的标量格林函数,并在其基础上建立了描述箱内场-线耦合的积分方程;采用矩量法对该积分方程求解,并基于所得线性方程组设计了箱内场-线耦合的等效电路模型;结合传输线终端边界条件,对终端响应电流进行计算.面波入射（φ=0,θ=0,φ=π/2）条件下,对5组实验的箱内传输线终端响应进行仿真分析,结果表明:等效电路模型精度与传输线细化指数η成反比,当η=0.375时,相关系数达到0.987 8;仿真0~3 GHz范围内1 001个频点的平均耗时比为1:9.2,从而验证了等效电路模型的高效性;等效电路模型与TLM数值算法计算结果的相关系数均值达到0.984 4,而绝对误差均值和标准差为12.445 dBA和16.438 dBA,从而验证了等效电路模型的准确性.      

纳米小孔光学近场分布的研究

扫描近场光学显微镜突破了传统远场光学的衍射极限 ,能够获得超高光学分辨率。亚波长尺寸的小孔作为扫描近场光学显微镜中常用的金属膜光纤探针的简化模型。研究光透过小孔后的近场分布特性 ,对理解和分析探针在近场成像中的作用十分重要。采用时域有限差分 (FDTD)方法研究了无限大理想导体屏上纳米小孔的近场分布 ,计算结果表明 ,入射偏振光从小孔出射后发生了退极化 ,即出射光含有与入射光偏振方向垂直的电场分量。文中详细分析了小孔的近场分布特征与退极化之间的关系 ,研究了小孔的形状以及入射光偏振态对近场分布的影响     

开有不同矩形孔缝的电大腔中场分布的统计分析

本文研究外部电磁波入射下开孔电大金属腔中的电磁场环境特征.由于电大尺寸带来的巨大计算代价和高频响应敏感性问题,很难通过由全波分析得到的特定条件下的场分布确定性解来评估腔内场环境的普遍规律.因此,本文研究了当矩形腔体上开有不同尺寸矩形孔缝时,腔体内部电场分布的统计规律,并且给出了可对开孔腔体内部电场均值、标准差以及电场值概率密度分布进行快速评估的图表.此外,还发现开孔腔体内电场各个分量概率密度函数与理想混响室中对应量的概率密度函数具有极高的相似性.上述统计规律可作为开孔电大腔体在设计阶段有效的参考依据,并可为相关的电磁兼容分析提供重要的指导.     

开孔矩形腔体对电磁脉冲响应的研究

根据孔两边场的连续条件建立积分方程,然后用算子展开方法求得了用孔面上场与标准正交基的内积表示的矩形腔内的场.采用快速逆Fourler变换求得了开孔矩形腔体对典型电磁脉冲的响应.     

混响室环境下小屏蔽体屏蔽效能的试验研究

采用统计方法试验研究了混响室条件下小屏蔽体的屏蔽效能.为解决传统屏蔽效能定义方法存在的问题,提出了屏蔽效能的统计定义,建议采用平均屏蔽效能和最低屏蔽效能共同表示小屏蔽体的屏蔽特性.试验结果表明,采用统计定义后测量结果可以准确反映小屏蔽体的整体屏蔽特性,能有效指导相应电子器件的电磁屏蔽;测量数据稳定,5次测量数值最大偏差小于1dB,变异系数小于0.032,具有较好的可重复性.