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。     

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。     

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。     

复杂电磁环境下带孔缝机箱的屏蔽效能

用混响室技术模拟复杂电磁环境,研究复杂电磁环境下带孔缝机箱壳体的屏蔽效能.分别研究了孔洞面积、孔洞形状、孔洞面积一定时孔洞数量对开孔屏蔽箱体屏蔽效能的影响.研究表明:在100~800MHz频段,随着频率的升高,箱体屏蔽效能下降;随着孔洞面积的增大,屏蔽效能下降;孔洞面积相同时,开圆形孔洞比开方形孔洞屏蔽效能高;孔洞面积一定时,孔洞数量越多,壳体屏蔽效能越高;另外,在400,600MHz 2个频点屏蔽壳体发生谐振,壳体屏蔽效能显著降低.     

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。     

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。     

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。     

开孔金属腔屏蔽系数快速算法宽频适用性研究

本文研究了TLM、ILCM、Modal-MOM三种模型计算平面波照射下开孔矩形金属腔宽频带内屏蔽系数的适用性.通过比较这三种模型在0.5～3GHz范围腔体中心点处屏蔽系数的计算结果,并与CST模拟结果进行对比,发现Modal-MOM方法适合用于宽频段屏蔽系数的计算,但在高频时预测出的谐振点有明显频偏.TLM不适用于高频(电尺寸较大孔缝)计算,而ILCM方法不适用于较高频率情况和正方形孔缝的计算,且整体计算结果偏差较大.这些方法的适用范围在工程应用方面具有很好的指导意义.     

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.     

平面波照射下屏蔽腔内滤波器的分析

电磁波会通过屏蔽腔上的孔缝耦合到腔内并在电路板上激励起干扰电压,影响电子器件的正常工作。该文采用时域数值仿真,计算了一个微带线耦合滤波器分别在自由空间和屏蔽腔内时,在平面波的照射下端口电压响应,并通过Fourier变换得到频域响应。计算了不同入射电场方向、滤波器在屏蔽腔内的不同摆放位置对端口电压的影响,得到了各种情况下端口电压随频率的变化曲线。结果表明,放置在屏蔽腔中时,受屏蔽腔谐振特性的影响,滤波器的散射参数会变差,端口电压的频率响应也由自由空间的连续分布变为分立的谐振峰。在放置电路板时应尽量避免使滤波器的走线方向和开缝的方向垂直,同时还要考虑不同位置对端口电压的影响。     

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.     

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.     

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.     

孔缝对航空器电子设备舱屏蔽效能的影响

本文应用全域基函数表示缝隙场技术的矩量法分析计算矩形屏蔽体的屏蔽效能,基于缝隙切向电磁场连续条件,通过求解腔体格林函数得到屏蔽体内部场强。通过对经典孔缝电磁耦合模型的数值仿真,得出的结论与已有文献和实验结果吻合良好,验证了该算法的准确性和计算效率。仿真结果表明:孔缝的形状、入射波极化方向和屏蔽体内不同计算点等因素对屏蔽效能影响很大。通过数值仿真得出的规律性结论有利于指导屏蔽体孔缝形状的设计以及敏感器件和设备的合理布局,因此屏蔽效能的仿真分析在民用航空电子系统防护高强度辐射场的工作中具有重要的指导意义。     

带孔缝腔体电磁脉冲屏蔽效能的TDFEM分析

利用时域有限元方法(TDFEM)对超宽带(UWB)电磁脉冲照射下带孔缝金属腔体的屏蔽效能(SE)进行分析。将总场-散射场划分技术中的体激励法(VETSFD)应用到TDFEM中,采用一维FDTD随时间逐步推进获得总场区的入射波,从而得到所关心区域的瞬态场响应及其频谱特性。仿真分析了UWB电磁脉冲对不同结构孔缝的耦合效应,根据其频谱特性分析影响腔体屏蔽效能的因素,并对孔缝处加载介质材料的情况进行了探讨。仿真结果为电磁脉冲环境下电子设备机箱的设计和电磁防护提供了理论指导。     

环/柱结构磁电复合振子的磁控谐振频率偏移

从磁电耦合的角度,探讨磁场对环/柱结构压电/磁致伸缩复合振子谐振频率的调控作用.利用磁致伸缩Tb_xDy_(1-x)Fe_(2-y)(TDF)和压电材料Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)构成的环柱磁电复合结构,分别从理论和实验两方面研究了磁场对复合振子谐振频率的影响.从压电相和磁致伸缩材相的本构方程出发,理论推导了压电相电容与磁场、谐振频率和材料参数的函数关系,数值模拟了环/柱状磁电复合振子的基频和一级谐振频率随磁场的变化;实验研究了环/柱状复合振子的谐振频率随磁场的偏移规律,即复合振子的基频和一级谐振频率都随磁场的增加先向高频偏移然后又转向低频方向偏移.当磁场为200 Oe时,谐振频率偏移量达到最大值,分别为9.50 kHz和3.50 kHz;数值模拟谐振频率偏移量与实验基本吻合.     

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.     

基于等效传输线模型的腔体场分布快速算法

为实现外部电磁波照射下矩形金属腔内各点场值的快速有效计算,本文以等效传输线模型(TLM)方法为基础,建立孔缝耦合模型进行计算分析并编程实现.计算结果表明,等效传输线模型方法与三维全波分析商业软件的模拟计算结果吻合,但计算时间大大缩短.并且该方法计算结果与实验测量结果基本吻合,说明采用等效传输线模型算法计算腔体内的场分布是有效可行的.