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。     

矩形坑道中金属门屏蔽效能分析

为了研究地下防护工程坑道中金属门对电磁波的屏蔽作用,建立了简化的计算模型,以矩形波导中TE10模和TM11模作为激励模式,运用时域有限差分法计算了金属门的屏蔽效能,分析了门框嵌入岩土介质深度、门缝大小以及贯穿导线对屏蔽效能的影响.结果表明,门框嵌入岩土介质一定的深度,可有效提高屏蔽效能;门缝的存在对屏蔽效能有较大影响,门缝大小变化时对屏蔽效能影响不大;门框外侧的贯穿导线对金属门的屏蔽效能影响非常小,贯穿导线越靠近坑道中央,对屏蔽效能的影响越大.     

抗电磁辐射织物的屏蔽效能

抗电磁辐射织物是一种新型复合型的屏蔽材料，不同于已往的各向同性屏蔽材料，很难用传统的电磁屏蔽理论进行精确计算，但其屏蔽效能可用实验的方法进行表征。屏蔽效果与辐射源、电磁波入射方向等有关。抗电磁辐射织物经纬向含抗电磁辐射纤维差异越大，其屏蔽效能随电磁波入射方向改变越大。     

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.     

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.     

车辆电控设备不规则腔体的屏蔽效能分析

为有效抑制电磁损伤, 采用TLM（Transmission Line Matrix）算法研究了高空核电磁脉冲作用下线缆孔洞对电子设备屏蔽效能的影响。根据回波强度与反射面形状有关的现象, 提出采用不规则屏蔽腔体对抗电磁毁伤的方法, 通过增强回波减少进入屏蔽腔体内部的电磁波, 并在非屏蔽的车辆中进行验证。仿真结果表明, 不规则腔体的电场屏蔽效能高于圆柱形和矩形屏蔽腔体, 且谐振较小, 验证了该屏蔽腔设计的合理性和有效性, 从而为车辆内部电控系统的防护提供了理论参考。     

镀Sn-Ni硅酸钙镁晶须对镍粉/环氧树脂屏蔽涂料性能的影响

以镀Sn-Ni硅酸钙镁晶须和镍粉作为屏蔽功能填料,以环氧树脂作为黏结剂,按照涂料制备的方法,制备了一种新型镀Sn-Ni硅酸钙镁晶须/镍粉/环氧树脂电磁波屏蔽复合涂料,并研究了镀Sn-Ni硅酸钙镁晶须对镍粉/环氧树脂屏蔽复合涂料导电性和屏蔽性能的影响。结果表明,镀Sn-Ni硅酸钙镁晶须的最佳含量为占屏蔽复合填料的5%。当涂层厚度为0.3mm时,涂层的电阻率为1.32Ω.cm,在300 kHz~1.5 GHz频段内,涂层的屏蔽效能为37.197~46.139 dB。与不含晶须的涂层相比,电阻率降低了1.08Ω.cm,屏蔽效能提高了5.385~9.854 dB。该研究为矿产资源的综合利用和电磁环境污染的综合治理提供了一种新的思路和方法。     

地下管线对通信电缆的屏蔽效应计算方法

提出了一种同时考虑感性耦合和阻性耦合时的地下管线对通信电缆的电磁屏蔽模型,以管线节点电流代替管线单元电流进行插值,改进了传统电磁屏蔽效应计算方法。在此基础上,进行了地下管线对地下通信电缆的电磁屏蔽系数计算,探讨了屏蔽保护的规律。计算结果表明,管线粗细和端接阻抗将明显影响屏蔽保护效果。     

导线连接箱体内电路上耦合干扰电流分析

应用时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)法对电磁干扰脉冲作用下,导线连接屏蔽箱体内电路上的耦合干扰电流进行了建模和仿真模拟。结果表明,当有导线穿过屏蔽箱体时,箱体内电路上的耦合干扰电流会显著增强,连接导线的长度、电磁干扰脉冲的入射角度对箱体内电路上的干扰电流都有影响。并提出了一种用开口金属环抑制这种干扰电流的方法。     

The Study on the Conductivity Performance and Shielding Effectiveness of Electro-magnetic Radiation of Polyethylene Film with Different Content of Carbon Black Particles

With the help of the testing apparatus made by ourselves for shielding electromagnetic radiation, the electric conductivity and shielding effectiveness of electromagnetic radiation of polyethylene film contained different content of carbon particles was systematically studied in this paper. The results indicate that the electric conductivity and shielding effectiveness of electromagnetic radiation of polyethylene /carbon film have closely relations with content of carbon black particles, which exists a critical content value as 14%～30% and its properties will have a tremendous change.     

金属波导对电子设备电磁效应的影响

为减少电子设备中通风散热孔洞耦合的电磁干扰,采用金属波导来屏蔽孔洞.从干扰源的种类、波导长度、波导形状3方面研究金属波导对电子设备中心点处电场与屏蔽效能的影响.UWB对金属腔体的影响最大,快速HEMP对腔体的影响最小;增加矩形波导长度,有利于抑制低频段电磁干扰;圆形波导和方形波导对干扰源的抑制能力较强.研究结果能为电子设备的电磁防护提供理论参考,指导工程防护设计,具有重要的应用价值.     

导电圆柱体屏蔽特性的分析

本文提出了一种足以满足工程需要的简化电磁屏蔽理论,应用分离变量法导出了导电圆柱体的电磁屏蔽效果表达式。利用FORTRAN语言编出了计算机程序,应用本程序获得了导电圆柱体的无屏蔽频率和最佳屏蔽频率等各种重要屏蔽特性的数据。     

网格金属结构屏蔽电磁辐射效果

网格金属结构经常替代金属板进行电磁辐射的屏蔽和防护,利用电磁场理论和数值计算技术从理论和数值模拟2个方面对金属网格结构的屏蔽效果进行了深入研究.研究结果表明:金属网格结构具有优良的远场屏蔽效果,对于距离小于网格中2金属线间距的近场区域,电磁辐射的屏蔽质量较差.透过金属网格结构的电磁辐射在平行于金属网格的方向周期振荡,同时在垂直金属网格平面的方向快速衰减.该研究结果对电磁辐射的屏蔽和防护设计及屏蔽材料的选择具有理论指导意义.     

掺杂纳米稀土氧化物的电磁屏蔽材料的电磁匹配规律研究及设计

利用电磁波传输理论推导出了电磁屏蔽材料表面反射率公式、基于电磁参数广义匹配规律下总后向反射率公式和预设总后向反射率取值的表面反射率公式; 通过3维网格法理论分析了电磁参数对表面反射率和总后向反射率的影响,并使用掺杂了纳米稀土氧化物的电磁屏蔽材料进行优化设计.研究结果表明:在电磁屏蔽材料的设计中应主要调节材料的电损耗ε; 掺杂了少量纳米稀土氧化物的电磁屏蔽涂层能实现在2～18 GHz内有大于6 dB的衰减值,即表明掺杂纳米稀土氧化物能够较好地提高材料的电磁屏蔽性能.     

多层金属板低频磁屏蔽效能的理论模型与特性分析

针对多层无限大金属板对圆环线圈磁屏蔽问题,通过分离变量法严格求解麦克斯韦方程组,推出多层板磁屏蔽效能的解析公式,并对其进行编程计算。将多层板屏蔽效能计算公式取特殊值简化成单层板,得到的结果与Moser单层板屏蔽效能公式一致。分析多层板位置、多层板顺序以及板间空隙对屏蔽效能的影响。结果表明,当金属板的厚度、顺序以及圆环线圈和观测点位置不变时,屏蔽效能与多层板位置无关。当圆环线圈、金属板及观测点位置不变时,颠倒板的顺序不影响屏蔽效能。频率低于10 kHz时多层板空隙对屏蔽效能的影响较小,频率高于10 kHz时多层板屏蔽效能随空隙的增大而增大。     

基于电磁参数的多层电磁波屏蔽涂料研究

在分析改性碳纤维和镍粉的复介电常数和复磁导率的基础上,进行复合电磁屏蔽涂层结构的设计,以实现频率小于1.5GHz的电磁波屏蔽效能的提高.制备了改性碳纤维/丙烯酸酯类树脂和镍粉/丙烯酸酯类树脂的电磁屏蔽涂料.实验表明:对填料基本电磁参数的分析能优化多层屏蔽涂层的设计,依据电磁参数来调整各层屏蔽涂料所用填料,可实现逐层阻抗匹配和提高屏蔽效能.在频率小于1.5GHz的低频区域,多层屏蔽涂层的最大电磁屏蔽效能可达30.5dB,相对单层屏蔽涂层,提高了5.31dB.       

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.     

碳纤维长丝屈曲排布对电磁波屏蔽性能的影响

基于所提出的屈曲排布模型制作了碳纤维屏蔽材料,探讨了辐射源频率、屈曲波幅和行间距对其在微波段电磁波(EMW)屏蔽性能的影响.结果表明,辐射源频率因素影响显著,且屈曲排布碳纤维屏蔽材料在1.4～2.0GHz频段内具有良好的屏蔽效果;屈曲波幅和行间距对屏蔽性能影响显著,屈曲波幅为2 H(H为厚度)和行间距为5mm的试样,在测试范围内屏蔽效果相对最优;碳纤维含量的增加对屏蔽性能的影响并不显著.     

导电粉末与木单板复合材料性能研究

在脲醛树脂胶中加入超细铜粉(Cu)、超细镍粉(Ni)以及石墨粉(CP)导电单元,制备3层结构的落叶松复合胶合板。分析了导电单元不同施加量以及涂胶量对木基复合材料电磁屏蔽效能和胶合强度的影响。结果表明,复合材料的胶合强度达到或超过国家标准。在施加超细铜粉条件下,由于铜粉氧化,胶合板的电磁屏蔽效能为0.00 dB。在施加超细镍粉条件下,电磁屏蔽效能为0.00~10.10 dB;在施加石墨粉条件下,电磁屏蔽效能为528~13.13 dB。导电单元的加入有利于导电网链的形成,但对胶合强度有不利影响,进而不利于胶合板的导电性,因此电磁屏蔽效能是这两个方面综合作用的结果。     

电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的性能研究

【目的】基于叠层型电磁屏蔽结构模型,将电磁屏蔽碳毡与杨木单板叠层复合制备抗电磁干扰的电磁屏蔽胶合板。研究了电磁屏蔽碳毡的碳纤维填充量对该胶合板的电磁屏蔽性能与胶合性能的影响, 进而探究双层叠层型电磁屏蔽结构模型的可行性。【方法】采用同轴测试方法和抗剪实验分别测试了电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的电磁屏蔽性能和胶合性能,通过微观结构表征分析了碳纤维在电磁屏蔽碳毡内的网络搭接状况。【结果】当碳纤维填充量达到25 g/m²时,电磁屏蔽碳毡内开始形成“三维电磁屏蔽网络”。电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的屏蔽效能随着碳纤维填充量的增加而逐渐增大; 当碳纤维填充量为120 g/m²时, 双层电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的屏蔽效能为52.61～68.37 dB(100 kHz～1.5 GHz),达到中等屏蔽效果(60～90 dB)。在碳纤维填充量相同的条件下,双层电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的屏蔽性能优于单层电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板; 前者的电磁屏蔽优势随着碳纤维填充量与测试频率的增加而逐渐减小。此外,双层电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的胶合强度大于单层电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的胶合强度。电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的胶合强度大于GB/T 9846.3—2004 Ⅰ类胶合板标准所规定的杨木单板最低胶合强度值(0.7 MPa)。【结论】电磁屏蔽碳毡的双层叠层复合有效提高了电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的电磁屏蔽性能和胶合性能,证实了双层叠层型电磁屏蔽结构模型的可行性。