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.     

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。     

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。     

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方法的脉冲磁场屏蔽效能研究

为了解决实际工程中存在的线圈隔离问题，利用时域有限差分法对电感线圈的低频脉冲磁场屏蔽问题进行了建模和分析，研究了在不同的屏蔽材料下对脉冲磁场的屏蔽效果，为解决在实际工程中存在的线圈隔离问题提供了可靠的理论依据。     

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.     

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FDTD方法的脉冲磁场屏蔽效能研究

为了解决实际工程中存在的线圈隔离问题,利用时域有限差分法对电感线圈的低频脉冲磁场屏蔽 问题进行了建模和分析,研究了在不同的屏蔽材料下对脉冲磁场的屏蔽效果,为解决在实际工程中存在的 线圈隔离问题提供了可靠的理论依据。     

一种新材料的电磁脉冲屏蔽效能测试方法

提出了一种新的基于法兰同轴法的材料电磁脉冲屏蔽效能时域测试方法,测量了不同峰值和脉宽的标准方波脉冲源激励下加载屏蔽材料后的时域波形,计算了材料的频域屏蔽效能。将计算结果与法兰同轴法频域测试结果比较,分析时域测试方法的优缺点,提出了该方法的改进建议。测试结果表明,基于法兰同轴法的屏蔽效能时域测试方法,有很好的适用范围与重复性,能够提供比频域测试方法更多的细节信息。     

碳填充型电磁屏蔽复合材料进展

碳填充型电磁屏蔽复合材料是电磁屏蔽研究领域的热点。主要介绍了石墨微片、碳纤维、炭黑、碳纳米管等碳填充型电磁屏蔽复合材料的研究现状,阐述了这些碳填充型电磁屏蔽复合材料的优缺点,并指出这几类碳填充型电磁屏蔽复合材料今后发展的方向。     

基于亚网格时域有限差分法的改进雷电电磁脉冲计算模型

在利用均匀网格时域有限差分法(finite-difference time domain, FDTD)计算地闪回击电磁脉冲时,空间步长选取较大会导致计算结果中后期出现震荡,所以为了计算结果的准确必须采用较小的空间步长,导致计算效率低、内存需求大。为了解决这一问题,提出利用惠更斯亚网格技术改进计算模型,改进后的模型可以实现在距离雷电通道近、高频分量多的区域采用较小的空间步长,其余区域仍采用较大的空间步长,从而以较高的计算效率消除计算结果中后期的震荡。首先,分析了空间步长对均匀网格FDTD法的各个场分量计算结果的影响;其次,通过与均匀网格FDTD计算结果对比,深入研究了改进模型对水平电场中后期震荡的消除作用。结果表明：随着步长的增大,水平电场中后期震荡剧烈;在不同地面电导率、地闪回击速度下,改进后的计算模型均能以较高的计算效率得到准确的、无震荡的计算结果。     

窄缝腔体的电磁耦合特性仿真研究

对在频率为10 MHz-1 GHz的平面电磁干扰波照射下的窄缝腔体进行仿真研究,取箱体中心点为观察点,改变电磁波的照射方向以及极化方向,对比分析其耦合特性.实验结果表明:对于矩形孔缝,当极化方向垂直于窄缝长边时,发生共振效应,在共振频率附近一定带宽内耦合效应最大,并在共振频率处存在着场增强效应.     

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。     

线缆孔洞对车辆电子设备屏蔽效能分析

强电磁脉冲通过线缆孔洞耦合进入电子设备屏蔽腔, 对作用范围内的电子产品会造成巨大的破坏效应。针对这一问题, 采用传输线法分析各种线缆孔洞对电子设备腔体屏蔽效能的影响, 并首次将其应用于某类型车辆中, 为车辆内部电子系统的防护提供了理论参考。实验结果表明, 在车辆不规则的腔体电磁脉冲情况未知的条件下, 采用矩形屏蔽腔体圆形线缆孔洞可提高车辆电子设备的屏蔽效能。     

射频前端强电磁脉冲防护研究进展

未来战争条件下,人为产生的强电磁环境的攻击对通信系统构成了重大威胁,其射频前端电路在强电磁脉冲环境条件下,极易出现性能降级和损毁,导致通信系统工作异常甚至完全失效.因此,研究强电磁环境效应以及强电磁脉冲防护理论与方法,对于提高通信装备在强电磁环境下的生存能力具有重要的意义.文中阐述和分析了射频前端强电磁脉冲防护的的研究内容,并围绕电磁脉冲效应研究、电磁脉冲防护技术研究、电磁脉冲防护标准与效能评估这3个基本内容,从理论分析、建模仿真和实验评价等角度对现阶段国内外开展的电磁脉冲防护研究工作进行了概述和分析,并对射频前端强电磁防护的研究方向和研究重点进行了展望.     

低反射高吸收电磁屏蔽材料的研究现状

低反射、高吸收的电磁屏蔽材料是指将电磁能的大部分吸收,而反射很少的一类屏蔽材料,其在某些特殊要求的场合具有重要的研究意义和应用价值.文章分别介绍了低反射、高吸收电磁波屏蔽材料的屏蔽原理、功能实现途径、研究内容以及在军事装备领域的应用四部分内容,综述了此类电磁屏蔽材料的研究现状并指出发展方向.     

云闪斜向通道闪电电磁辐射特性研究

雷暴过程中,云闪发生频次约占总闪电频次的2/3以上;但由于云地闪对人类危害较大,目前对其研究较多.随着微电子技术的发展,云闪的电磁辐射特性也越来越受到重视.将云闪的放电通道近似为一斜向通道,考虑镜像电流,将回击电流近似为水平偶极子与垂直偶极子的叠加,根据Maxwell方程,推导了云闪斜向通道电磁场计算模型.通道基电流选取脉冲函数,在MTLL传输模型下计算了斜向放电通道在地面1～200 km处激发的电磁场波形.计算结果表明云闪斜向放电通道中水平偶极子与回击点高度对近场电磁场的影响较大.随着距离的增加,影响越来越小;在大于50 km的远场区,其影响可以忽略.     

底凹弹侧壁斜孔减小底阻分析

超音速条件下，弹丸的空气阻力波阻，底阻和摩阻，其中底阻约占总阻的２０％￣４０％，减小弹丸飞行中的空气阻力对改善其弹道性能是十分有利的。该文提出一个底凹弹在超声速上侧壁开孔减小底阻的数学力学模型。该模型经计算结果表明，与以往的实验结果相吻合，可作为探索凹弹侧壁开孔减阻效应和工程计算的基础。文末对侧壁斜孔的不同参数对底阻的影响作了计算分析和讨论。