带孔缝矩形金属腔体屏蔽效能研究

针对带孔缝矩形金属腔体在电磁辐射下的屏蔽效能问题,利用基于时域有限积分法的电磁仿真软件CST,建立了平面波辐照条件下含孔缝金属腔体的耦合模型,重点研究了电场极化方向,腔体材料,矩形孔缝的长度、宽度和深度,孔缝填充介质介电常数及其厚度等参数对屏蔽效能的影响规律.研究结果表明:典型金属材料对屏蔽效能的影响差别不大,垂直于电场极化方向的孔缝边长更能影响腔体的屏蔽效能,孔缝尺寸会影响矩形金属腔体的谐振点,孔缝深度能够通过衰减入射波在一定程度上影响屏蔽效能,孔缝填充介质会降低屏蔽效能,介质厚度及其介电常数会影响屏蔽效能峰值点.研究结果对金属腔体的电磁兼容设计有一定的指导意义.     

基于HFSS的有孔屏蔽体的屏蔽效能分析

为了解腔体结构和孔缝对屏蔽效能的影响,寻找提高屏蔽效能的方法,在建立单层腔体的物理模型的基础上对单腔做了改进,建立孔阵和带有分仓的矩形腔体模型,使用有限元仿真软件HFSS对屏蔽效能进行仿真和分析。结果表明:分仓可以使腔体内仓的屏蔽效能提高,但对外仓的屏蔽效能影响不大,而且分仓会使主谐频率发生偏移;在保持孔缝面积不变的情况下,孔阵的屏蔽效能比单腔要好,而且缝隙长宽比越小,屏蔽效能越好。     

装有PCB有孔矩形腔屏蔽效能的传输线法分析

为了提高对有孔屏蔽腔内电路的有效保护性能.介绍了用传输线法分析有孔矩形腔屏蔽效能的基本原理.将基本公式作进一步修正,使其能计算矩形腔内装有印刷电路板的情形.并对修正的传输线模型计算公式进行了扩展,使之能计算任意极化方向时的情况.计算结果表明:当频率低于主谐振频率时,测量点离孔缝越近,耦合进腔体的电磁能量越多;屏蔽效能随极化角度的递增而增加;低频段的屏蔽效能比高频段的要好;装有电路板腔体的屏蔽效能比空腔的要好,这在谐振区域内尤为突出;电路板尺寸越大屏蔽效能越好.根据计算结果,提出了设计屏蔽腔及其腔内电子设备的建议.     

有孔腔体屏蔽效应分析的混合模型

对于带矩形孔缝的矩形腔,利用传输线模型求得孔缝上的近似电场,并以此为等效磁流,利用腔体中的并矢格林函数,估算腔体中的耦合场强与屏蔽效应,并推广到孔缝偏离中心的情形.数值结果与其他方法以及实测值吻合的很好,验证了方法的有效性.分析了孔缝偏离中心、孔缝尺寸变化、平面波斜入射时的屏蔽效应,数值结果表明:孔缝偏离中心使腔体中心...     

基于有限元法的孔缝结构矩形腔屏蔽效能数值仿真

微弱信号检测设备因其检测对象的幅值比较小且易受电磁噪声干扰,所以如何有效地抑制外部电磁干扰非常重要。以微弱信号检测电路的屏蔽腔体为研究对象,采用有限元法对具有孔缝结构的矩形腔体进行建模仿真,分析孔缝的尺寸、形状对屏蔽效能的影响。仿真结果表明：采用多排圆形小孔代替相同面积的矩形缝隙在0.1GHz~0.8GHz范围内屏蔽效能提高了20dB以上,在0.8GHz~1GHz范围内提高了35dB。同时得到屏蔽腔体的谐振频率以及腔体内部不同位置处的屏蔽效能。仿真结果有利于电路和器件的合理布局,进而提高微弱信号检测设备的抗电磁干扰能力。     

小孔矩形腔体屏蔽特性的研究

本文提出了有孔腔体远、近场电磁屏蔽效能的计算方法，体研究了矩形腔体的屏蔽特性，讨论了各类孔对屏蔽能的影响程度。数值结果表明，理论计算与实验数据吻合较好。     

有孔矩形腔的屏蔽效能及其对谐振抑制研究

介绍了用传输线解析计算法分析有孔矩形腔屏蔽效能的基本原理,对基本公式作进一步修正,使其能计算孔阵列情形,并对修正的传输线模型计算公式进行了扩展,使其能计算任意极化方向时的情况.通过在腔体内表面敷设经过优化计算的复合电介质涂层,实现了对特定谐振频率抑制.计算和仿真结果表明:当处于谐振频率时,屏蔽系数很低甚至为负;孔阵的屏蔽效能比相同面积的单孔的屏蔽效能好;屏蔽效能随极化角度增加而变化,当耦合电场极化方向平行孔缝的长边时,屏蔽效果最好;在腔体内表面上敷设对应腔体谐振频率的复合电介质涂层,实现了在相同的厚度条件下对腔体谐振频率最佳的抑制效果.根据计算结果提出了设计屏蔽腔的建议.     

多孔矩形腔电磁耦合拓扑分解与计算

为了发挥电子系统在复杂电磁环境下的工作效能,通常要求对电子系统进行屏蔽处理.但是由于通风和散热需求,在屏蔽腔表面会开一些小孔,因此就出现多孔屏蔽问题.采用电磁拓扑的方法,建立了外部激励源通过多孔缝与内部电子系统之间的电磁交互作用拓扑图,结合电磁耦合的多步迭代算法,并应用CRIPTE软件进行外部场耦合到内部腔体,以及腔体内双导线的终端负载计算.数值计算表明:在多孔情况下需要考虑孔缝间的电磁交互、在同等屏蔽条件及散热要求下开多孔比开单孔更有利于电磁屏蔽、在同一系统中,电路离孔缝越远屏蔽效能越好,电路置于腔体侧面比正对孔缝屏蔽效能好.     

复杂矩形腔屏蔽效能分析

提高武器系统和设备对电磁脉冲的防护能力意义重大,而屏蔽技术则是防护电磁干扰的主要手段。介绍了屏蔽原理,建立了双层和带有分仓的孔缝矩形屏蔽腔的物理模型,使用有限元软件仿真计算了其屏蔽效能和腔体的谐振频率。结果表明:与单层屏蔽腔相比,双层屏蔽腔有着更高的屏蔽效能;分仓可以提高其内部空间的屏蔽效能。这对屏蔽体的设计和提高设备对电磁脉冲的防护能力具有一定的理论价值和实际意义。     

双面含孔金属腔体屏蔽效能的快速计算

为研究双面含孔矩形金属腔体的屏蔽效能问题,运用矢量分解和等效传输线相结合的原理,给出了双面含单孔的矩形金属腔体内部中心点屏蔽效能计算方法,通过与电磁数值软件CST 的计算结果对比,验证了该计算方法的有效性,且耗时少、收敛快,运用该方法进一步研究了双面含孔阵矩形金属腔体屏蔽效能,得到了腔体内部多模谐振规律。在共振频率附近,腔体内中心点的耦合电场较强,当频率低于主频谐振时,屏蔽效能随着频率的降低而增大;在2GHz 频率范围内,腔体内部各个方向的屏蔽效能都存在多模谐振的现象,且谐振模式不相同;开有相同面积的孔阵屏蔽效能比单孔差,谐振模式变化不大。     

平面波斜入射到有孔腔体的屏蔽效能分析

使用解析方法研究了缝隙偏离中心的有孔屏蔽腔屏蔽效能。将有孔腔体的屏蔽和传输特性用等效传输线的高次模进行分析,推导了平面波以任意角度和极化方向入射时,有孔腔体屏蔽效能的解析计算表达式。分析了入射角度、极化方向、孔缝尺寸、测试点位置、腔体壁损耗、工作频率等参量与腔体屏蔽效能的关系。经与腔体谐振频率比对,表明该解析方法得到的结果可信,而且解析公式计算速度快,利于参量分析,能为屏蔽腔体设计提供依据。     

弹体内置矩形腔屏蔽效能分析

为提高导弹强电磁脉冲防护能力,采用有限积分法对弹体内置矩形腔体的屏蔽效能 进行了数值模拟。重点分析了双层嵌套腔体屏蔽效能与单层腔体屏蔽效能之间的关系, 以及末制导雷达天线转动对壳体屏蔽效能的影响。结果表明：双层嵌套在L频段可提高屏蔽 效能3 0 dB左右,但在S频段嵌套腔体与内层腔体的屏蔽效能相当;当外层腔体与内层腔体上孔缝 共 振频率相近时,嵌套腔体屏蔽效能会急剧恶化;天线转动对屏蔽效能的影响与入射波频段相 关。该研究对提高导弹电磁防护能力具有指导意义。     

双层加载电路板屏蔽腔屏蔽效能研究

为了提高设备中电子元件抵御来自外界和内部其他元件的电磁干扰,根据传输线理论,将双层加载电路板屏蔽腔体模型转换为电路图,利用电路图推导出腔体中心屏蔽效能的等效公式。利用Matlab生成传输线法屏蔽效能曲线,并通过仿真软件CST建模仿真,仿真结果与Matlab输出曲线良好吻合,验证了公式的正确性。运用CST研究了一些因素如电路板大小、数量、放置方式以及距孔缝的距离对屏蔽效能的影响。为了更加贴合实际,采用加载集成运算放大电路的印制电路板来研究腔体屏蔽效能以及腔体对电路板功能的影响,最后提出了一些提高屏蔽效能的方法。     

金属栅网对线极化电磁波的屏蔽效能研究

建立了平面波垂直入射无限大金属栅网的传输线模型,理论分析了无限长窄缝和孔缝对不同线极化电磁波的传输特性,并用电磁仿真软件进行了验证。结果表明：长缝对不同线极化的电磁波屏蔽效能截然不同,缝长是影响屏蔽效能的关键因素,在屏蔽体上开孔缝要比开长缝能更好地起到屏蔽作用,并且孔径越小,屏蔽效能越好。     

有内置薄板腔体的HEMP屏蔽效能研究

在HEMP(高空核电磁脉冲)平面波照射下,依据传输线理论和波导理论,结合电路原理,分别建立了HEMP在金属腔内传播时的等效电路模型和信号流图,得到了腔体各部分的等效阻抗以及HEMP 在腔体内传播过程中的传输矩阵和散射矩阵。采用了传输线法(TLM)和广义Beam-Liu-Tesche(BLT)方程法两种快速算法计算有内置薄板的开孔矩形金属腔的屏蔽效能,与仿真计算进行了对比,验证了扩展算法的准确性,并分析了内置薄板的宽度和位置对腔体屏蔽效能的影响。结果表明:两种快速算法均能准确地计算腔体的屏蔽效能;内置薄板越宽,且越靠近中央位置,腔体的屏蔽效能越高,谐振频率越大。研究所得结论可以为电子设备的HEMP防护提供重要的理论依据。     

有孔双层屏蔽腔体屏蔽效能的多模分析方法

孔阵后,腔体的屏蔽效能也有明显提高.对内孔缝位置和腔体尺寸的分析表明:内孔缝位置对屏蔽系数的影响不明显,但随着腔体尺寸的递增,屏蔽系数的统计均值有递增趋势.     

多面开孔腔体孔缝耦合效应研究

为研究任意入射角度平面波对多面开孔腔体的孔缝耦合效应,根据矢量分析和矩形波导内场强分布对等效传输线法进行了改进,计算了多面开孔腔体内任意位置的屏蔽效能。将改进等效传输线法计算结果与CST仿真结果、实验测量结果进行比较,验证了改进等效传输线法的正确性,相比数值计算方法,改进等效传输线法所需计算时间和内存更少。采用改进等效传输线法对相同体积不同尺寸的多面开孔腔体的屏蔽效能进行了研究,结果表明:在相同体积下,腔体为正方体时的屏蔽效能和其他尺寸腔体的屏蔽效能基本一致,但是正方形的屏蔽效能极小值点大大减少,从而减少了电子设备受电磁干扰的几率。     

有球形损耗物的矩形开孔电大腔的PWB分析

从功率平衡(Power Balance,PWB)方法提出以来,对开孔腔体的圆形孔缝研究居多,且为了弥补PWB方法对于开孔腔内存在损耗物质的腔内平均场值研究,用PWB方法研究了在平面电磁波照射下有球形损耗物质的矩形开孔电大腔内的平均场值水平,随着入射频率的升高,此结果与全波分析软件所得结果的吻合度越来越高,验证了其有效性。并且发现在各入射频点下,当球形损耗物质的相对介电常数为恒定值时,随着球形损耗物质电导率的逐渐增大,矩形开孔电大腔内的平均场值水平逐渐趋于稳定。     

含长贯通导线腔体电磁耦合数值分析与实验研究

基于时域有限积分方法建立了含长贯通导线金属腔体电磁耦合数值模型,分析了平面波辐射下贯通导线长度、电场极化等参数对腔体屏蔽效能的影响;提出了基于吉赫横电磁波传输室搭建实验平台的新方法,对数值结果进行了验证;建立了耦合等效电路,并分析了耦合机理.研究表明:贯通导线对电磁波耦合作用显著,腔内屏蔽效能下降约30dB;贯通导线有频率选择特性,当其电长度ξ约为1/2的整数倍时谐振;外部导线长度对腔体谐振频率及屏蔽效能无影响;内部导线长度及腔体壁厚度主要影响腔体谐振频率;距贯通导线越远,屏蔽效能值越大;贯通导线方向上电场分量增大,屏蔽效能变差.     

金属腔体多耦合通道电磁特性研究

实际金属腔体常开有多个通道,使得腔内电磁环境变得复杂。以分析腔体多通道耦合电磁特性为出发点,建立平面波入射下矩形、圆柱腔体实例模型,引入对比系数作为评价手段,侧重研究孔缝、贯穿线缆两种耦合通道对腔内电磁场的影响,寻求共性规律。结果表明:腔外线缆长度变化不影响谐振点出现位置,随长度增加腔体屏蔽效能(SE)下降;腔内线缆随长度增加,谐振频率降低,两腔体具有如上共性结论。基于给定的模型及参数设定,通过比较系数可判断矩形腔体450 MHz 之前线缆耦合为主;贯穿线较长时, 510 MHz 之前圆柱腔体线缆耦合为主;贯穿线较短时,两个局部频点之外的其它频段孔缝耦合为主;涂覆磁损耗型吸波材料提升腔体SE 效果最好,且SE越低,提升效果越明显。