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。     

波导通风窗在矿用方舱电磁屏蔽中的应用研究

为满足矿用方舱内外的电磁屏蔽要求，同时保证良好的通风效果，结合截止波导管的高通滤波性能，设计并改进了一种有效的通风窗结构。将多个方形波导管组成波导通风窗，以平面波作为外部干扰源，在0-20GHz频段内仿真分析了开孔面积、开孔数量以及开孔倾角对方舱内部电磁屏蔽效果的影响，结果表明当单个波导结构不变时，增大开孔面积不会提升方舱内部的屏蔽效能；而当开孔面积保持一致时，开孔数量越多，电磁屏蔽效果越好；适当改变开孔倾角能够提升方舱的屏蔽效能。以工作频率为3GHz的半波偶极子天线作为内部干扰源，模拟了方舱内部产生的电磁干扰对舱外环境的影响，结果证明所设计的波导通风窗结构能够很好地阻隔舱内设备产生的电磁干扰。     

复合能源电动汽车直流变换器电磁屏蔽优化

为了改善复合能源电动汽车电气设备工作时的电磁环境,降低直流变换器高频率开关管产生的强电磁干扰,提高整车电磁兼容特性,采用理论分析和仿真运算的方法,分析了直流变换器箱体模型特点、孔洞天线效应及表面屏蔽效能,优化了屏蔽箱体孔缝接口连接器及其布局方法,仿真验证了改进后的箱体屏蔽效果。结果表明:弯折的接口连接器引脚阵和交错布置方法降低了箱体对外的电磁干扰.研究结论为改善直流变换器箱体电磁兼容性提供了一种有效的实施方法,并提供了理论支持.     

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。     

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.     

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。     

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.     

基于电磁拓扑理论的多孔缝场线耦合分析

为了使电子系统在复杂电磁环境中可以正常工作,通常要对电子系统进行屏蔽处理。但是在屏蔽墙表面不可避免的要开一些小孔,用于通风或者散热等用途,因此出现了多孔屏蔽的问题。基于电磁拓扑理论,分析了位于多孔屏蔽墙后传输线终端对外界电磁波入射的响应。采用偶极子等效原理处理孔缝问题,利用基于Agrawal模型的扩展BLT(Baum-Liu-Tesche)方程给出屏蔽墙后传输线终端感应电流的计算公式。最后计算结果表明:开孔屏蔽层对外界电磁波有明显的屏蔽作用,且屏蔽层上的开孔位置和开孔数量会直接影响传输线的终端响应。     

机箱通风孔屏蔽效能仿真研究

随着系统时钟的频率不断提高,目前许多产品的内部工作频率已经达到了数十吉赫兹。为了改善产品的电磁屏蔽性能,大多数产品使用了金属机箱来屏蔽。考虑到散热性能,金属机箱上必须要有一些通风孔。该文用全波仿真软件CST仿真分析了在1~10 GHz频率范围内,机箱面板上不同形状通风孔的屏蔽性能。比较了相同出风面积下,不同孔洞形状对屏蔽效能的影响。从而可以在满足通风散热的要求下,快捷地设计出电磁屏蔽性能较好的通风孔形状。     

电控撬用电磁屏蔽材料屏蔽特性实验

为减少天然气集气站场电控撬内强弱电系统电磁干扰,保证其控制系统安全可靠运行,采用实验方法,测试分析了用于电控撬的铁丝网、铝箔防辐射胶带及防辐射布料的屏蔽效能.实验结果表明:电磁屏蔽材料的屏蔽效能受干扰电磁波辐射距离的影响较小,而受电磁波频率的影响较大;铁丝网、铝箔防辐射胶带和防辐射布料的电磁屏蔽效能,随干扰电磁波频率增大总体呈现出先增大后减小趋势.在干扰电磁波频率0~500 MHz波段,铁丝网和防辐射布料的屏蔽性能优于铝箔防辐射胶带的性能;在500~1 000 MHz波段,铝箔防辐射胶带和防辐射布料屏蔽性能优于铁丝网的性能;在1 000~2 500 MHz波段,铁丝网和铝箔防辐射胶带的电磁屏蔽性能优于防辐射布料的性能.     

对典型弹体的电磁仿真数值分析

为了研究某型弹药的电磁耦合规律,利用电磁仿真软件FEKO建立了弹体模型和所需的电磁环境。研究得到:弹体与引信壳体的屏蔽效能随频率变化的规律;在弹体内部腔体存在谐振频点,存在电磁耦合场的增强区域;引信内部存在谐振频点,存在电磁耦合场的增强区域。     

钢纤维化纤混纺屏蔽布的屏蔽效能分析

为研究屏蔽布结构和屏蔽效能的关系,进而为电磁屏蔽帐篷的设计提供依据,建立了屏蔽布的简化等效物理模型,采用时域有限差分(FDTD)方法分析计算了单层、双层屏蔽布的屏蔽效能.比较了单层、双层屏蔽布的屏蔽效能的数值计算结果和实测结果,二者吻合较好.计算分析表明,在15 MHz～10 GHz范围内,双层屏蔽布的屏蔽效能明显高于单层屏蔽效能,电磁波斜入射时双层屏蔽布的屏蔽效能略高于垂直入射的屏蔽效能,双层屏蔽布存在灾难性谐振现象.并提出了消除灾难性谐振的具体措施.     

带孔金属腔屏蔽性能的传输线法研究

应用一种新颖的传输线方法对两端开孔的矩形金属腔体的电磁屏蔽性能进行了研究.模拟发现,传输线方法预测的屏蔽结果与用FDTD方法模拟的结果能够比较好地符合.说明用传输线法模拟复杂腔体的电磁屏蔽性有效.     

新型抗电磁干扰地雷壳体材料的设计

为了适应日益复杂的现代战场电磁环境和各种电磁扫雷武器的发展,提高电子引信地雷的抗电磁干扰的能力。对现有各种屏蔽材料的最新研究成果进行了分析比较,经过材料的筛选、试制以及理论分析,研制了新型的地雷壳体新材料。应用时域有限差分法(FDTD)对雷壳新材料的屏蔽效能进行了计算,并进行了试验验证。试验结果表明,新型雷壳材料对电磁波有较高的屏蔽效能。     

屏蔽体内部电磁场分布特性分析

通过孔洞、缝隙耦合进入屏蔽体内部的电磁波经过与腔室内表面的多次反射、折射,形成了复杂的电磁环境,在电磁波叠加作用下可能会形成一些电场强度或磁场强度较强的关键点,进而对该位置处的电子元器件造成电磁损伤。通过建立开缝屏蔽壳体的电磁模型,计算在不同入射方向和极化方式条件下耦合进入屏蔽体内部的电磁场,分析关键点的分布规律,进而提出敏感电子元器件的位置摆放原则,通过避开谐振位置的方式减少元器件的电磁能量耦合,增强屏蔽体的电磁防护能力。     

雷电脉冲辐照下有孔矩形腔体电磁屏蔽效能研究

应用混合FDTD方法研究雷电脉冲照射下有孔矩形腔体的屏蔽机理,精确预测腔体的屏蔽效能,对高性能屏蔽腔体的设计具有重要意义.通过研究不同雷电脉冲参数、腔体表面开有不同孔阵、不同腔体尺寸以及不同入射脉冲极化角的金属腔体的屏蔽效能,说明金属腔体在用作电磁防护时应采取的具体措施.     

导电膜片叠层型电磁屏蔽胶合板屏蔽持久性研究

采用对比浸渍各个阶段材料胶合性能和屏蔽性能的方法,研究了电磁屏蔽胶合板的屏蔽持久性能。结果表明：电磁屏蔽胶合板在63 ℃热水中浸渍3 h后胶合强度满足GB/T 98462—2004的国家标准要求;浸渍6 h和9 h后其胶合强度下降很大,低于国家标准要求,但在浸渍9 h后胶合板的电磁屏蔽效能平均值都在35 dB以上,平均下降2.54～9.25 dB,反映出胶合板在强度损失的情况下,屏蔽效能下降不大,仍具有一定的屏蔽性能。     

直升机机舱电磁屏蔽效能仿真研究

对直升机机舱的电磁屏蔽效能进行了仿真,分别给出了不采取防护措施以及对直升机门窗等孔洞进行屏蔽处理2种情况下机舱的屏蔽效能仿真曲线,得到了机舱屏蔽效能随频率变化的一般规律及量级,认为影响机舱屏蔽效能的主要因素不是舱壁渗透,而是门窗孔洞的泄漏。     

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。     

单层金属网对低频探地雷达波屏蔽效能研究

本文研究了低频探地雷达天线发射的5~30MHz电磁波以金属网为屏蔽材料进行远区屏蔽的效能,影响因子为金属网趋肤深度δ,被屏蔽电磁波频率f,孔宽W和丝网直径t。通过对紫铜网、铝丝网、铁丝网和不锈钢丝网的电磁屏蔽效能的理论测算得出:总体上,金属网的屏蔽效能随着电磁波频率的升高而降低;金属网趋肤深度δ对总体屏蔽效能的影响不大;孔宽W对铁丝网屏蔽效能的影响呈现先降低后增高的趋势,而对于小网孔(W≤4.8cm)的铁丝网,孔宽W越小屏蔽效果越好;铁丝网丝径t越大,屏蔽效果越好。