不同材质金属板电磁屏蔽效果的对比分析要点

郑州大学毕业设计（论文）

题目：不同材质金属板电磁屏蔽效果的对比分析指导教师：职称：讲师

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2013年5月20 日

不同材质金属板电磁屏蔽效果的对比分析

摘要高导电性材料在电磁波的作用下将产生较大的感应电流。这些电流按照楞次定律将削

但所费材料愈多。

本文主要使用XFDTD仿真软件编写基于FDTD算法的计算机仿真程序，计算出了喇叭天线工作时在铜金属板以及与铁，铝金属板屏蔽下电场强度分布，重点记录了距离端口60cm 平面的电磁参数，以此观察分析不同材质金属板的屏蔽效能，为金属板的电磁屏蔽应用提供科学的理论依据和定量的数据。

关键词屏蔽效能金属板时域有限差分算法喇叭天线电磁波传播模型

Abstact Shielding effectiveness is characterized the attenuation of electromagnetic waves on shield。Because of the high conductive material will be generated a large induction current under the action of electromagnetic waves。These currents according to Lenz's law will weaken the penetration of electromagnetic waves。The metal mesh is more dense, he better the shielding effectt, until the the overall metal shell, but the more charge material used. The this thesis make use of XFdtd simulation of copper metal plate, as well as iron, aluminum metal plate in an electromagnetic field environment。Through the comparison of different materials, thickness, and the source distance parameter, analysis the performance impact of metal shielding.

Key Words：Shielding effectiveness Metal plate Finite difference time domain algorithm Horn antenna electromagnetic wave propagation model

目录

0绪论 (4)

0.1课题研究的背景及意义 (4)

0.2 REMCOM XFDTD (4)

0.3课题研究完成的主要工作 (5)

第1章.电磁屏蔽及时域有限差分法概述 (6)

1.1电磁屏蔽原理 (6)

1.2电磁屏蔽效能 (7)

1.3影响屏蔽材料的屏蔽效能的因素 (7)

1.4 时域有限差分法概述 (8)

第2章.基于FDTD算法的程序设计 (10)

2.1 引言 (10)

2.2 基于FDTD算法的程序设计 (10)

2.2.1课题设计 (10)

2.2.2 创建几何模型 (11)

2.2.3网格剖分 (12)

2.2.4定义程序运行参数 (13)

2.3 XFDTD设计FDTD计算程序的流程图 (13)

第3章结果的提取，计算与分析 (15)

3.1提取数据 (15)

3.2计算 (19)

3.3分析 (22)

1.关于铜，铝，铁 (22)

2关于不同厚度的金属板屏蔽效果 (24)

3关于距离波源端口距离不同的金属板屏蔽效果 (26)

第4章总结 (28)

致谢 (29)

参考资料 (30)

0绪论

0.1课题研究的背景及意义

随着通信、广播、雷达、电视等无线电业务的不断增加，在整个无线电频谱范围内，已出现拥挤不堪的现象，电磁波干扰也越来越严重。当人们需要在某一频率上工作时，就很可能遇到较严重的电磁干扰，而要抑制或排除它却又是非常困难和麻烦的事情。

生活中，在一定的距离之内，大功率的噪声信号超过了国家标准《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）中对公众的电磁辐射安全限值，对人的健康是有危害的。伤害主要分为非热效应和热效应。电磁辐射的非热效应对人的身体造成生理伤害，包括神经系统，感觉系统，免疫系统，内分泌系统等方面的伤害；电磁辐射的热效应对人的伤害可能造成组织或器官不可恢复的伤害。长期处于电磁辐射下的可能产生造成永久性病变，甚至危及生命。

如何屏蔽电磁辐射，避免电磁辐射日益影响人们的生产生活和危害人们的健康，使之更好地为人们服务，是世界各国都在研究和探索的问题。实际工作中，大家采用了很多屏蔽方法和抑制手段，比如提高接收设备的选择性和灵敏度，增强天线系统方向性系数和前后比，以及采用各种滤波器来抑制或排除干扰。但由于技术条件的局限性，当采用上述措施效果仍不理想时，可采用金属板（网）电磁屏蔽技术，可在抑制某一方向上的干扰信号取得非常明显的效果，还大家一个绿色生活环境。本课题对不同材质金属板屏蔽效果进行研究，为电磁屏蔽的实践应用提供科学的理论依据和定量的数据。

0.2 REMCOM XFDTD

FDTD是直接对Maxwell 方程的微分形式进行离散的时域方法，天生适合解决宽频瞬态问题，如雷电脉冲、HIRF电磁脉冲等，各类材料问题，复杂精细结构和电大尺寸的天线及阵列设计，电中小尺寸的天线布局问题等。FDTD 方法计算复杂度低，所需内存和计算时间与未知量成正比，仿真电大尺寸复杂精细结构效率高。此外，通过GPU 硬件加速，可以将仿真速度提升50~300 倍，是工业上第一款支持MPI 并行仿真的平台。