金属圆形散热孔阵5G电磁屏蔽效能仿真分析
带孔缝窗的箱体屏蔽效能仿真研究
带孔缝窗的箱体屏蔽效能仿真研究作者：杨有维代俊安何挺刘明星来源：《理论与创新》2020年第10期【摘要】屏蔽是抑制电磁干扰的有效方法之一，不仅对辐射干扰有良好的抑制效果，而且对包括静电干扰，容性耦合和感性耦合在内的传导干扰也具有明显的抑制效果，是实现电子设备的电磁兼容特性的重要手段之一。
影响屏蔽体屏蔽效能的主要因素包括屏蔽体上的散热孔阵、缝隙和观测窗口，本文然后利用电磁仿真软件对具有一般特點的屏蔽箱体进行了建模和仿真计算，计算了屏蔽体谐振效应对屏蔽效能的影响，定量分析了屏蔽体散热孔阵、缝隙和观察窗口对屏蔽效能的比例关系，并计算了屏蔽效能随关键参数变化的规律。
【关键词】屏蔽箱体;全局屏蔽效能;谐振ABSTRACT： Shielding is one of the efficient methods to suppress electromagnetic interference. As a key approach to achieve electromagnetic compatibility， it has obvious resistibility not only to the radiated interference， but also to the electronic statistic discharge， capacitive and inductive coupling. The main factors that affect the shielding effectiveness include cooling hole array， slot and the observation window on the shielding enclosure. In this paper， a shielding box with general characteristic was modeled in the electromagnetic simulation software. The resonance of the box and its effect were analyzed， and one key parameter of hole array， slot and window is analyzed quantitatively for its influence to the shielding effectiveness.KEYWORDS：Shielding box; global shielding effectiveness （GSE）; resonance引言由于各种工业设施带来的电磁干扰日益严重，对电子产品的可靠性提出了更高的要求。
机箱通风孔屏蔽效能仿真研究
随着科学技术的迅速发展,各种电子、电气、信息设备的数量和种类越来越多,性能越来越先进,其使用场合和数量密度也越来越高。
这就使得电子设备工作时,常受到各种电磁干扰,包括自身干扰和来自其他设备的干扰,同时也对其他设备产生干扰。
在这种情况下,要保证设备在各种复杂的电磁环境中正常工作,则在结构设计阶段就必须认真考虑电磁兼容性设计。
如果忽视了这一问题,在新产品使用时,干扰问题就会暴露出来。
因此,及早地解决电磁干扰问题是机箱结构设计时必须考虑的重要环节。
由于机箱内部电子器件需要与外部设备连接以及通风散热,屏蔽机箱不可避免地开有孔洞,如果孔洞的大小和形状不合理就会造成严重的电磁能量泄漏。
机箱机柜作为电子设备中工作单元,电子部件的载体,其电磁屏蔽效能(SE-Shielding Effectiveness)的高低对电子设备的正常运行有重大的影响。
因此,机箱屏蔽效能的测试分析也变得越来越重要。
通过仿真软件获得机箱的屏蔽效能相对实际测试来说是一种既简便快捷又节约成本的有效途径。
更重要的是,软件还能够提供优化机箱屏蔽效能的思路和相对直观的洞察力。
1 机箱通风孔模型设计电磁屏蔽指的是使用金属外壳来抑制或削弱电场和磁场。
通常采用屏蔽效能定量分析和表示。
其中,电场屏蔽效能,其定义如下[1]:SE=20log(E1/E2)式中:E1为入射平面波的电场强度;E2为机箱内部耦合电场的强度。
该文研究对象为相同通风孔面积,金属机箱面板上的方孔,圆孔,正六边形孔的屏蔽效能。
方孔边长为1cm,圆孔半径为0.56cm,正六边形边长为0.62cm,厚度为1.2mm,结构示意图如图1所示。
2 模拟结果及讨论在全波电磁仿真软件CST中建模并仿真该机箱面板结构的屏蔽效能。
用平面波来激励,边界条件为周期边界条件,仿真频率为1～10GHz。
图2为屏蔽效能的仿真模拟结果。
由图2可以看出,正六边形孔机箱面板的屏蔽效能最好,其次是圆孔机箱面板,最差的是方孔机箱面板。
基于有限积分法的机织物电磁屏蔽效能仿真分析
基于有限积分法的机织物电磁屏蔽效能仿真分析苏钦城;赵晓明;李卫斌;李建雄【摘要】In order to study the shielding mechanism of fabric, and provide theoretical guidance for the development of electromagnetic shielding fabrics. The microstructure of the fabric has been modeled, and a three-dimensional electromagnetic simulation model of the fabric was established by CST microwave studio. The finite integration technique was adopted to compute the shielding effectiveness in 1-18 GHz range, including different conductivities, densities and layer counts of the fabric, and different incidence angles of electromagnetic wave. The result shows that the conductivity is the key factor for the fabric. The shielding effectiveness as the fabric structure parameters change is nonlinear. The electromagnetic wave incidence angle increase would cause the polarization effect of surface current density on the fabric. This result has universal applicability, and provides a theoretical basis for optimizing the design for high-performance shielding fabrics.%为研究织物对电磁波的屏蔽机制，为电磁屏蔽织物开发提供理论参考，对织物微观结构进行了建模，然后利用CST 微波工作室建立了电磁屏蔽织物三维电磁仿真模型。
基于HFSS在有孔矩形金属腔体中电磁屏蔽效能的应用
基于HFSS在有孔矩形金属腔体中电磁屏蔽效能的应用作者：郭超来源：《科技视界》2015年第18期【摘要】金属腔体内电子设备之间的间距比较小，并且由于散热、通风的孔缝，容易造成电磁泄露，所以必须进行屏蔽效能的分析。
通过HFSS软件对有孔金属屏蔽体进行了屏蔽效能分析，仿真出了腔体的屏蔽效能，得出了影响金属腔体屏蔽效能的因素，对屏蔽体的设计以及电路和器件的合理布局有着重要的意义。
【关键词】HFSS；屏蔽效能；孔缝耦合；电子设备0 引言近年来随着电子战的兴起，各种军用、民用电子设备成为电磁干扰的对象，而屏蔽腔体作为保护和隔离电磁干扰的设备，为适应通风、散热的需要，通常需要在腔体上开孔，破坏了腔体的完整性。
因此，研究带孔金属屏蔽腔体的屏蔽效能是具有十分重要的意义。
通过HFSS软件对孔缝电磁耦合的数值仿真，分析各种不同形状的孔对屏蔽体屏蔽效能的影响，使有孔金属屏蔽腔体抗电磁干扰的能力达到最大。
1 电磁屏蔽效能的计算方法电磁屏蔽就是为了抑制电磁干扰，一般是通过隔断电磁能量在空间的传播路径来实现的。
为了描述和定量分析屏蔽体的屏蔽效果，通常采用屏蔽效能表示屏蔽体对电磁干扰的屏蔽能力和效果[1]。
屏蔽效能是指未加屏蔽腔体时某一点的场强E0和H0与在同一测试点加屏蔽腔体时的场强ES和HS的比值。
通常在工程上以dB为单位，屏蔽效能的表达式为：一般情况下，屏蔽腔体的屏蔽效能受到材料特性、厚度、形状、屏蔽体上孔缝的形状、尺寸、数量和排布方式，屏蔽体内部的模块印制板，以及干扰源的频率、入射角、干扰源到屏蔽体的距离和极化形式等显著影响[2-4]。
2 仿真结果及分析本文以一个带孔的金属机壳作为研究对象来分析带孔金属屏蔽腔体的屏蔽效能，尺寸为a×b×d=300mm×120mm×300mm。
运用HFSS软件的仿真结果来讨论各种因素对有孔矩形屏蔽腔体屏蔽效能的影响，有孔矩形屏蔽腔体在HFSS中建立的模型如图1所示。
FDTD方法分析金属机箱的屏蔽特性
到宽 频带 信 息 ，并 节 约存 储 空 间和 计 算时 间 。本 文 应 用
ＦＴ Ｄ Ｄ算法 对机 箱 的 屏蔽 特 性 进 行 数值 仿 真研 究 。
相 当于一个偶 极子天线 ，将 激励缝隙 的能量再次辐射 出去 。 以矩形谐振腔为例 ，它的谐 振频率为 ：
维普资讯
三
Ｆ ＤＴＤ 方 法 分 析 金 属 机 箱 的屏 蔽 特 性
ＦＤ ＴＤ ｐｌ ｃ ｔｏ ｏ Ｓｈ ｅ ｄ ｎ Ａｐ ｉ ａ ｉ ｎｓ ｔ ｉ ｌ ｉ ｇ Ｃｈａ ａ ｔ ｒ ｓ ｉ ｆＭ ｅ ａ ｌｃ Ｂｏ Ⅳｊ Ａｐｅ ｔ ｒ ｓ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔｃ ｏ ｔ ｌｉ ｘ ｒｕ ｅ
周 姗 ，张 振 新 ，沈 华春 （ 安 电 子 科技 大学 机 电工 程 学 院 ，陕 西 西 安 ７ ０ ７ ） 西 １０ １
Ｚ ｏｕ ｈ Ｓｈ ｎ． Ｚ ａ Ｚ ｅ － ｉ ａ ｈ ｎｇ ｈ ｎ ｘ ｎ， Ｓ ｅ Ｈｕ － ｈ ｎ （Ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｅｅ ｔ ｎｃ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｇ ｎ ｔｕ ｅ Ｘｉ ｉ ｈｎ ａｃ ｕ ｃ ａ ｉ — ｌｃ ｏ ｉ ｇｎ ｅｉ Ｉｓｉ ｔ ， ’ ａ ａ ｒ ｎ ｔ ｄｎ Ｕ ｉ ｒｉ ．Ｓ ａ ｘ ｉ ｜７ ０ ７ ） ｎｅ ｔ ． ｖ ｓ ｙ ｈ ｎ ｉ ’ １ １ ０ １ Ｘ ａ
区域或 使其不进 入某个敏感 区 ，有效地切断 干扰传播途径 ，
保证 设 备 和 系统 正 常 工 作 。
一
般 情 况 下 ，敏感 电子 设 备 都 是 用 金 属 箱 体 来 屏 蔽 外 界
电磁干扰 的 。外 界对电子设 备 的干扰通 常分 为两种 ： “ 前 门”耦合和 “ 后门”耦 合。其中，前 门耦合是指 电磁能量通 过耦合 到与外界相连接的 电源线 、信号线上进 入屏蔽 系统 。 后 门耦合是指电磁能量通过屏蔽机箱上 的孑 缝直接进入 电子 Ｌ
FDTD方法分析THz波段金属平板的屏蔽特性
FDTD方法分析THz波段金属平板的屏蔽特性
黄斌科;张爽
【期刊名称】《电子科技》
【年(卷),期】2013(026)002
【摘要】研究了室温下金属平板对THz波的透射屏蔽特性.考虑到THz波段金属电导率的频率色散特征,基于Z变换方法处理频域色散媒质本构关系到时域的转化,使FDTD仿真易于编程实现.仿真表明,对不同金属材料,其屏蔽效应随频率呈现出周期振荡,且金属平板厚度在百nm量级时对THz波的屏蔽效应＞60 dB.对不同厚度的金属平板,其屏蔽效应以dB为单位随厚度线性增大,有望利用此特性实现厚度μ＜m级薄层金属的厚度测量.
【总页数】4页(P129-132)
【作者】黄斌科;张爽
【作者单位】西安交通大学电信学院微波所,陕西西安710049;西安交通大学电信学院微波所,陕西西安710049
【正文语种】中文
【中图分类】O441
【相关文献】
1.FDTD方法分析金属机箱的屏蔽特性 [J], 周姗;张振新;沈华春
2.THz波段介质涂敷空芯金属圆波导的传输特性 [J], 黄斌科;赵重峰
3.基于FDTD的孔缝金属箱屏蔽效能分析 [J], 张绍雄;许志红;钱祖平
4.介质金属膜波导在G波段和4.3THz的传输特性 [J], 张学文;谭智勇;陈可旺;李维轩;赵泽巧;俞舒元;朱晓松;曹俊诚;石艺尉
5.THz波段金属光子晶体的带隙及缺陷特性分析 [J], 闫斌英;陈鹤鸣
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面向5G的电磁仿真技术应用
面向5G的电磁仿真技术应用作为第五代移动通信，5G拥有更高的信息传输速率、更少的延迟、更大的容量和极高的频谱利用率，其应用将面向未来的VR/AR、智慧城市、工业互联网、车联网、智联网等多样化领域。
面对5G在各行业的新应用，在射频模块、封装、芯片、终端、基站和典型应用场景中，都需要通过可靠有效的仿真工具帮助研发人员进行性能设计与问题分析。
射频模块微波射频电路与微系统是现代雷达、通信、导航、测控等系统的重要组成部分，作为最前端的部分对系统的整体性能指标和可靠性有非常重要的影响。
微波射频电路与微系统正向着小型化、集成化、高频和超高频、宽带和超宽带、更大动态范围等方向发展，随之对更高性能的微波射频器件和组件等产生了强烈的需求。
ANSYS仿真解决方案可以帮助设计者验证全新的设计思路，强大的高性能计算提升了仿真效率，可以在更短的时间内得到仿真结果，加快新产品上市的时间。
天线天线作为通信与电子系统的重要组成部分，对整体技术指标有着至关重要的影响。
5G移动通信的天线不仅要实现天线本体的高指标要求，还需要考虑到载体对天线的影响，天线相互之间的影响以及耦合等，这对5G终端天线提出了新的要求。
ANSYS天线解决方案依托于HFSS软件的强大电磁场算法，电子桌面系统的强大前后处理功能，以及ANSYS多学科多物理域的系列软件仿真生态，具有良好的深度扩展和广度覆盖，能很好的解决天线设计有关的本体设计、载体布局、环境分析、阵列设计、可靠性设计、优化设计等多方面问题，为天线设计及总体部门提供一站式全面解决方案。
关键技术包括：1.自适应迭代技术保障精度;2.多算法及混合算法保障大问题及复杂问题的求解能力;3.高性能计算技术保障大规模问题及阵列问题求解;4.多学科仿真环境保障复杂工况下的设计可靠性。
有源天线的设计流程芯片-封装-系统系统的频率不断提高、集成度不断加强、尺寸不断减小，因此无论是考虑系统的芯片设计还是考虑芯片的系统设计，芯片-封装-系统（CPS）的协同仿真都是不可是缺少的。
适用于5G电磁屏蔽的介质开孔型频率选择表面设计
第17卷 第4期 太赫兹科学与电子信息学报Vo1.17，No.42019年8月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Aug.，2019 文章编号：2095-4980(2019)04-0621-06温度和机械弯曲引起的同轴电缆相位变化特性戈 弋，黄 华，袁 欢(中国工程物理研究院应用电子学研究所高功率微波技术重点实验室，四川绵阳 621999)摘 要：对微波相位敏感的电子系统，要求信号在电缆中传输时由环境温度变化和线缆机械应力作用引起的相位变化较小，以确保传输信号较低的信号畸变。
在-20~60℃温度范围内和50~200 mm静态机械弯曲影响下对不同结构的同轴电缆传输相位变化特性进行了理论分析并开展实验验证，得到了2种常用同轴电缆传输相位随温度和机械弯曲变化的灵敏度。
温度在0~10℃时，电缆传输相移突然增大；静态机械弯曲时，弯曲半径由50 mm增大至200 mm时，电缆传输相移可减小一半。
在同轴电缆的选择和使用环境的确定时需考虑这些因素的影响。
关键词：同轴电缆；相位变化特性；温度；机械弯曲中图分类号：TN06 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA201904.0621Phase characteristics of coaxial cable caused bytemperature and mechanical bendingGE Yi，HUANG Hua，YUAN Huan. All Rights Reserved.(Key Laboratory of High Power Microwave Technology，Institute of Applied Electronics，China Academy of Engineering Physics，Mianyang Sichuan 621999，China)Abstract：In the phase-sensitive electronic system, it requires steady phase against environment temperature and mechanical deformation to ensure the low distortion of signal. Phase characteristics ofcoaxial cable with different structures are theoretically analyzed and experimentally verified in thetemperature range of -20-60℃ and static mechanical bending radius range of 50-200 mm, and the phasesensitivity change with temperature and mechanical bending of two common coaxial cables is obtained.When the temperature is in 0-10℃, the phase shift of the cable will suddenly increase. When the bendingradius increases from 50 to 200 mm under static mechanical bending, the phase shift of the cable will bereduced by half. The influence of these factors should be taken into account when selecting coaxial cableand determining the application environment.Keywords：coaxial cable；phase characteristics；temperature；mechanical bending稳相同轴电缆是相位特性保持稳定不变的特种同轴电缆，在对微波相位稳定度要求较高的电子系统中有广泛应用，要求由环境温度变化和线缆机械应力作用变化所引起的电缆相位变化较小，以确保传输信号较低的信号畸变。
通信车电磁屏蔽门屏蔽效能分析及仿真
析， 屏蔽 门的 门缝宽 ０ ｒ 簧片为 ９ — ０ ．ａ ４ ｍ． ７ ５０型指形簧片 ５所 、冈 示 为不 同层数簧 片门的屏蔽效 能 ：图 ６所示为两层 丝网 同配 接 面材料屏蔽 门屏效对 比图 ：图 ７所示为衬垫分别 为簧 片和丝
摘 要 ： ＨＥ 在 ＭＰ环 境 中， 信 车 的屏 蔽 门是 影 响 屏 蔽性 能重 要 因素 之 一 。 电磁 屏 蔽 门的 关键 是 保 证屏 蔽 体 与 门 的 导 电连 通 续性 ， Ｉ缝 上安 装 连 续 的 导 电衬 垫 可 以保证 其 导 电连 续 性 。 文 建 立 了适 用 于 不 同类 型 屏 蔽 门的屏 蔽 设 计模 型 ， 据 孔 缝耦 在 ＇ １ 本 依 合 机 理 和 导 电衬 垫转 移 阻抗 理 论 ， 衬 垫 层 数 、 型 等 因素进 行 了仿 真 分析 ， 通过 测试 数 据 验证 了屏 蔽效 能 分 析 的 正 确性 。 对 类 并 关键词 ： 电磁 屏 蔽 屏 蔽 效能 电磁 屏 蔽 门 屏 敝 效 能 及 转移 阻抗 的定 义 屏蔽效能是用来 砰价屏蔽体的屏蔽效果 ， 其定 义为 ： 对给定 的外来激励进行屏蔽时 ．在某 一 上屏 蔽体 安装 前后的电场强 点 度和磁场强度之 比值 ， Ｓ ＝ Ｓ ＝ 即 Ｅ Ｅ／ 或 Ｅ Ｈ／ Ｅ Ｈ 式 中 ：． Ｅ ， ——无屏 蔽体时某 一点 的电场和磁场 强度 ； Ｈ Ｅ， Ｈ ——一 屏蔽 体后 同一点 的电场 和磁场强 度， ， 安装 屏蔽效能一般 均 用 分 贝ｆＢ表 示 Ｓ ＝ ０ｇＨ／ ｄ） Ｅ ２１ ． ） （ Ｈ。 电磁密封衬垫 的辟蔽性能可以用转移阻抗（ ｚ） ｒ 这个参数来衡 毯． ．设衬垫和两侧屏蔽板的接合面 七流过电流 Ｉ两侧 屏蔽板之 ． 间的电压为 Ｖ， 则转移阻抗定义为 ｚ： ／ 转移阻抗越低 ， ＶＩ 。 则两｛ｊ ！ Ｊ ！ ｌ 屏蔽板之间的电磁泄漏越小 、 加衬垫后该缝 隙的屏蔽效能越高 Ｚ 二、 屏蔽 门模型的确立及屏效计算 Ｄ 通信车 的屏蔽 门经常 处于开关 状态 ．屏蔽衬垫长期处丁压 ＝ Ｚ 缩一 释放 的疲劳状态 ．要求屏蔽衬垫除 了有较高 的屏蔽效 能 ． 还 Ｚ 要 具有 良好 的弹性 和抗疲 劳特 性 铍铜簧片具有 良好的弹性 和 导电性 ， 电阻和 电感都 较小 ， 高频和低频 的屏 蔽效能都 较高 ， 属 亡 ＝ ： 丁允许表面滑动接触 的电磁 密封衬 垫。指形簧片与刀型结构配 Ｚ 合． 屏蔽效能高 ． 寿命长 ， 安装 和拆卸方便。金属丝网衬垫低频屏 二 － 蔽效 能高． 高频屏 蔽效 能低 ． 单独 使用的话只能适用于屏蔽要求 Ｚ 不高的场合 ， 但结构简单 ， 工量小 ， 加 定位要求不高 ， 便于安装调 十 试， 常和簧片组合使用 ． ．当电磁波入射到屏蔽体 时 ． 首先在 Ｚ 门外 表面感 应Ｌ 面电流 Ｊ ．该 电流通过缝隙向屏蔽体 内部扩散 ． Ｈ 外 透 射人屏蔽体 内部 未加导 电衬垫时 ， 门缝耦 合等效 电路如图ｎ ３所 Ｚ
屏蔽效能分析范文
屏蔽效能分析范文屏蔽效能分析是指通过对屏蔽效能进行评估和分析，以确定屏蔽的有效性和可行性。
在电子电磁环境中，各种电子设备与系统之间经常需要进行屏蔽，以防止干扰和干扰的产生和传播。
因此，屏蔽效能的分析对于确保电子设备和系统的正常工作非常重要。
本文将介绍屏蔽效能分析的基本原理、方法和步骤，并举例说明如何进行屏蔽效能分析。
首先，屏蔽效能分析的基本原理是通过测量和分析电子设备或系统在屏蔽条件下的性能指标来评估屏蔽的有效性。
这些性能指标包括传输损耗、反射损耗、屏蔽效能和电磁辐射等。
通过比较屏蔽前后这些性能指标的变化，可以评估屏蔽的效果和可行性。
其次，屏蔽效能分析的方法包括实验测量和数值模拟两种。
实验测量是通过使用测试设备和测量仪器对电子设备或系统进行实际的测量和测试。
这些测试包括传输损耗的测量、反射损耗的测量、电磁干扰的测量等。
数值模拟是通过使用计算机软件对电磁场的传播和分布进行模拟和计算。
这些模拟可以用于评估不同屏蔽结构和材料的屏蔽效能。
最后，屏蔽效能分析的步骤包括问题定义、测试计划设计、实验测量或数值模拟、数据分析和结果评估等。
在问题定义阶段，需要明确要解决的问题和评估的指标。
在测试计划设计阶段，需要确定测试方案和测试参数。
在实际的实验测量或数值模拟中，需要按照测试计划进行测量和模拟。
在数据分析阶段，需要对实验数据和模拟结果进行处理和分析。
在结果评估阶段，需要根据分析结果评估屏蔽的有效性和可行性。
举例来说，假设需要评估其中一种新型屏蔽材料的屏蔽效能。
首先，在问题定义阶段，需要明确评估的指标，如传输损耗、反射损耗等。
其次，在测试计划设计阶段，需要确定测试方案和测试参数，如测试频率、测试样品的尺寸和形状等。
然后，进行实验测量或数值模拟，得到测试数据或模拟结果。
最后，在数据分析和结果评估阶段，根据测试数据或模拟结果进行数据处理和分析，评估新型屏蔽材料的屏蔽效能。
总之，屏蔽效能分析是对电子设备和系统的屏蔽效能进行评估和分析的过程，通过实验测量和数值模拟等方法，评估屏蔽的有效性和可行性。
通信机房电磁屏蔽效能量化设计仿真分析
通信机房电磁屏蔽效能量化设计仿真分析摘要移动通信基站机房内部交换机、服务器等电子信息系统面临着移动通信天线近距离的电磁辐射威胁，存在一定的电磁安全隐患。
针对机房基本结构特点，通过对可能存在的机房缝隙孔口耦合和贯通线缆耦合两种途径进行了仿真计算，量化了机房电磁屏蔽建设的基本原则，为移动通信基站机房的电磁屏蔽参数化设计和实施提供了理论依据。
关键词机房，电磁屏蔽，仿真11 移动通信机房屏蔽指标论证（1）手机信号频率范围三大运营商手机信号频率覆盖频率范围为885MHz~2655MHz(1)。
具体使用频率如表1所示。
表 1 手机信号频率2242 2 34234（2）手机接受灵敏度信号强度直接影响通话质量，一般手机设计制定如表2所示的接收灵敏度。
表 2 手机接收灵敏度（3）屏蔽设计指标要求屏蔽手机信号就是要把空间中的手机信号进行屏蔽隔离，使得信号功率低于手机最低的接受灵敏度。
换句话说，假设该区域手机接收到的信号良好约-85dBm，要求对该区域进行屏蔽设计后使得手机接收到的信号低于-115dBm，从而无法通话，提示不在服务区。
因此，屏蔽设计指标应在885-2655MHz频率范围内大于30dB为宜。
2屏蔽设计需要考虑的因素根据机房结构特点，对其进行屏蔽设计需考虑手机信号在孔口缝隙处的耦合以及在线缆上的场线耦合两个要素(2)。
（1）缝隙孔洞对手机信号的耦合缝隙耦合的关键参数：缝隙长度L，缝隙深度D，缝隙宽度W(3)，测试点位置距离门缝h。
具体如图 1所示。
图 1 缝隙耦合参数示意①测试距离h对屏蔽效能的影响图 2 测试距离对屏蔽效能的影响仿真结果如图2所示。
测试距离h影响很小，距离缝隙0.5m处和4m处相差约10dB。
设定h=1m。
②缝隙长度L对屏蔽效能的影响（测试位置h=1m）在h=1m，D=20mm，W=5mm情况下，L分别取7mm、8mm、9mm、10mm、15mm、25mm、30mm、150m、1500mm进行了仿真。
带孔缝机箱的屏蔽效能仿真研究
采用上面所给出的方法求解，然后看其进度是否满足要求，如不
满足，进一步细化剖分，再次进行求解，直到达到给定的精度。
屏蔽效能 SE （Shielding Effectiveness） 有时也称屏蔽损
耗、屏蔽衰减、屏蔽效果，是指未加屏蔽时某一测点的场强与加
屏蔽后同一测点的场强之比，以 dB 为单位［2］。 其电场屏蔽效能
HFSS 设计了 Radiation Boundary（辐射边界）对 无 限 的 自 由 空
间进行模拟。 在辐射边界表面，二阶辐射边界条件为：
（荦×E）tan
＝jk0
Etan
－
j k0
荦tan ×（荦tan ×Etan
）＋ j k0
荦tan
（荦tan·Etan
姨－1 。
（0，0，0）建 立 300mm×120mm×300mm 的 屏 蔽 机 箱 ，同 时 在 机
箱 Y0Z 平 面 上 开 孔 ， 还 要 建 立 一 个 600mm×240mm×600mm
的 Air 空气体，将 Air 设置为辐射边界。 现实中电磁波的传播是
无界的， 而计算机仿真时只能对有限空间进行仿真分析， 因此
图 6 不同圆孔数目下的屏蔽效能 3 结束语
屏蔽机箱由于通风、散热等需要，其表面需要做开孔设计， 真正影响屏蔽机箱屏蔽效能的因素有两个： 一是屏蔽机箱表面 是否是导电连续的；二是是否有导体直接穿过屏蔽机箱。 从以上 不同开孔情况的电场屏蔽效能曲线中可以看出， 孔缝的大小和 形状直接影响着屏蔽机箱的屏蔽效能， 特别是在谐振频率处屏 蔽效能最差；在相同面积的圆形和长方形孔缝中，圆形孔缝的电 场屏蔽效能最高，在机箱设计时最好采用圆形孔缝作为通风孔； 在开孔面积相同情况下，采用孔阵比单孔的屏蔽效能要高很多。
基于HFSS的金属箱体屏蔽效能的研究
１ 引 言
电气和 电子 Ｉ ： 程 师协 会 （ Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ）埘 电 磁 撩 弈（ Ｅ ＭＣ ）的 定 义 是 ： 设 备 或 系 统 电 磁 环 境 卜 能 正常 Ｔ ： ｆ １ ， 并 Ｕ１ 对 该环 境 ｑ 任 何 嚣物 构成 不 能承 受的 电磁 骚扰 的 能力。 为 』 僳 征 殳备 １ 受 外 界 复 杂 电 磁 环 境 的 Ｆ扰 ． ｊ ｛ ： Ｊ 丁 能的／ １ 对 他 设备造 成十扰 ，一般采用金属机 时 敏 感 设 备进 行屏 蔽 ， 但 是 ， 由 于 设 备的 敞 热 ， 删 测 和 调 试 需 要 等冈 袭 的 存 在 ， 机 箱 ｊ 的
矩 形缝 隙 的长 宽 比例 ， 分别 研 究 ８ ０ ￣１ ． ２ ５ ｍｍ、
５ ０ Ｘ ２ ｍｍ 和 １ Ｏ ｘ Ｉ Ｏ ｍｍ 时 的 屏 蔽 效 能 变 化 ． 结 果如 ２所 示 ，Ｉ Ｏ ｘ １ Ｏ ｍｍ 时 的 蔽 散 能 最 好 ，
５ ０ Ｘ ２ ｍｍ 时 其 次 ，８ ０ ￣ １ ． ２ ５ ｍｍ ｆ ｔ ， ｊ 最 砼 。这 表明 ． 他 条 什 不 变 的情 况 下 ，矩 彤缝 隙 Ｋ宽 比 例
与屏 蔽 效 能 之 间 的 关 系 ，我 们选 择 定 ０ 的机箱 ｝ 构 造 『 的缝 隙 ，通 过 比较 柬 研 究 它
们的优 劣。
３ ． 】矩形缝隙长宽比例和屏蔽效能的关系
实 验 选 取 矩 形 缝 隙 ， 为 了 使 通 能 ・ 敛 ， 保 持 矩 形 缝 隙 的 而 积 不 变 ，改 变 箱体 ｊ 的
影响金属含窗腔体屏蔽效能因素的分析(电磁兼容)
影响金属含窗腔体屏蔽效能因素的分析摘要：本文用时域有限差分法计算了含窗腔体的屏蔽效能，并且将计算结果与等效传输线结果相对比，验证了时域有限差分法的有效性。
最后，用时域有限差分法分析了影响含窗腔体的屏蔽效能的因素，即入射波的频率和窗口的大小。
1.引言电磁分析和电磁预测的最终目的是分析系统中设备、电路的电磁特性，实现系统的电磁兼容性。
而电磁兼容性是靠周密有效的设计实现的，它是在设备、电路的电磁兼容性设计的基础上进行的。
设备、电路的电磁兼容性的一项重要内容就是防护设计，包括滤波、屏蔽、接地与搭接的设计，它们是抑制电磁干扰的主要技术手段。
其中，屏蔽技术是现代电力、电子科学技术中应用较为广泛的一种方法，大的如变电站保护小室、小的如各种电子设备的机箱，都是根据电磁屏蔽原理研制的。
它们绝大部分是用金属板材加工而成，由于在接缝处难免存在缝隙，有的还要在壳体上开口，这些结构绝大部分可归结为一个金属含窗腔体，而它的屏蔽效果由其屏蔽效能来评价，因此对它进行电磁屏蔽效能分析具有十分重要的理论价值和实际意义。
本文利用时域有限差分法计算金属含窗腔体的屏蔽效能，并分析影响金属含窗腔体的屏蔽效能的因素，即入射波的波长，窗口的大小。
2. 时域有限差分法的基本原理2.1 时域有限差分法的基本理论：1966 年由Yee 提出的时域有限差分法利用二阶精度的中心近似把Maxwell 旋度方程：中的电场和磁场的微分运算直接转换为差分运算，这样达到在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样压缩。
差分迭代公式如下：2.2 吸收边界条件从理论上讲，对于“开域”电磁问题，比如天线的电磁辐射，障碍物的电磁散射，甚至开放或半开放的微波电路等，它们所涉及的电磁波均分布在无限空间。
很明显任何计算机不能储存无限大的数据，因此必须限制场的计算区域的大小。
为了在有限的计算机资源下，在时域模拟这些问题，必须在适当的地方设置吸收边界条件来截断计算空间，在截断边界内数值模拟电磁波传播以及电磁波与媒质的相互作用，而不考虑截断边界以外区域的电磁模拟。
孔缝对金属机箱的屏蔽效能影响分析
• 24•金属机箱是一种广泛采用的屏蔽措施，然而，由于电子设备的散热、对外数据交换需要，机箱上会有一些开孔，从而导致电磁泄漏，对机箱的屏蔽效能产生影响。
本文采用有限元法对开孔形状、数量、位置对机箱屏蔽效能的影响进行了分析，给出了屏蔽效能的仿真曲线，得出了屏蔽效能与开孔形状、数量、位置的关系，能为设备机箱的开孔设计提供有益的参考。
引言：随着电子技术的不断发展，我们使用的各类电气设备正朝着小型化、集成化的方向迅速发展，工作时往往要发射一些有用或无用的电磁信号，各个分系统之间，不同的设备机箱之间均存在大量的电磁发射，导致设备所处的电磁环境日趋复杂。
为了减少不同设备间的电磁干扰，保护电子设备内部各种电路单元，电子设备屏蔽机箱得到了广泛应用，其对于消除各种复杂环境对设备的干扰，保证设备安全、稳定、可靠地工作起着非常重要的作用。
然而由于存在供电、散热以及与外界进行信息交换的需求，屏蔽机箱也并不是完全密封的。
开展机箱电磁屏蔽能力分析，判断机箱式设备的电磁兼容性能需要结合具体的设备的结构、组成、要件分布等因素，是一项复杂的基础工作。
本文主要侧重采用有限元法进行仿真，分析孔缝结构对机箱屏蔽效能的影响。
1 有限元法简要介绍有限元法(FEM)是应用较为广泛的电磁场数值分析方法。
1.1 有限元法基本原理有限元法的核心核心思想是“数值近似”和“离散化”，该方法把要分析的连续体假想地分割成有限个互不重叠的互连单元所组成的组合体，再在划分的单元内选择基函数，然后用这些基函数的线形组合来逼近真解。
认为每个单元的基函数组成整个计算域上的基函数，于是，所有单元上的近似解就构成了整个计算域的解。
也就是说有限元法通过单元离散化避开了微分方程直接求解的困难，把微分方程组的求解转化为线性方程组的运算，这为计算机计算提供了便捷的途径，使得复杂电磁问题的分析计算得以实现。
1.2 有限元法的基本思路对于有限元方法，其解决问题的基本思路为：1）建立积分方程。
基于FDTD的孔缝阵腔体屏蔽效能研究
本文 通过 Ｆ Ｔ Ｄ Ｄ方 法进 行仿 真分 析 ， 研究 带有
和部分 电子 电路 辐 射必 须 满 足 相应 的 电磁 兼 容 标 准 限值 ； 同时 ， 界 电磁 噪声 会 对 电 子产 品 的正 常 外 工作产 生影 响 ， 电等 电磁 现象 产生 的瞬 间强 电磁 雷 波烧毁 电子 设备 的事 故 时 有 发 生 。为 了 降低 电子
产 品 内部 产生 的无 线 电波 的辐 射 量 及保 护 它们 免 遭外 界 电磁噪声 的干扰 ， 常将 电子 产 品或 电子产 通
孔 阵列 的腔体 在 内部 电路辐 射 和 外部 电磁 波 辐 射 时呈现 的 电磁 特性 ， 分析 屏蔽腔 体在 采取不 同孔 阵 列 时 的辐射量 和对 外界辐 射 的屏蔽 效能 ， 以有 效 可
算； 其次 ， 计算 了在总 面积 不变 的情况 下 ， 孔缝个 数 增 加 ， 互之 间 的间 隔不变 。 相
１ ３ 屏 蔽效 能 ．
（＋／ ｄｋ １２ ＿ ￣１（＋ ／ ｊｋ １２ ｉ １２＇ ＋ ／ ） Ｈ ＋２ｉ １２ ，一 ／ ） ， ｙ／
一
— — — — — — — — — — — — — — — — 一
・ ３・ ２
ＭＨ 和 高次 模 １３ ｚ附近有 最 大 电磁 泄 漏量 。 ｚ ５０ＭＨ
２ ２ 屏 蔽效 能 ．
图 ６给 出 了双层 方 形孔 阵列 在 层 间距 分 别 为
２ ３ ｍ 和 ５ ０ｍｍ、０ ｍ ０ｍｍ时 的屏蔽 效能 。从 图 中可
当幅度 为 １０Ｖ 的高 斯 脉 冲垂 直 照 射 到 屏 蔽 ０ 腔体 的 开孔 面上 时 ， 择腔 体 中心 为参 考点 进行 仿 选 真计 算 。对 于 开孔 总 面 积 均 为 １２ 孔 数 为 ９０ｍｍ ， ３ 相 邻孔 间 距 为 ２ｍ 的矩 形 孔 阵 列 、 形 孔 阵 ０， ｍ 方 列、 圆形孔 阵列 三 种情 况 ， 仿 真结果 如 图 ４所 示 。 其
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Modeling and Simulation 建模与仿真, 2020, 9(3), 285-292Published Online August 2020 in Hans. /journal/moshttps:///10.12677/mos.2020.93029Simulation Analysis of 5GElectromagnetic ShieldingEffectiveness of Metal CircularVent Hole ArrayZihao KangInternational College of Zhengzhou University, Zhengzhou HenanReceived: Jul. 29th, 2020; accepted: Aug. 12th, 2020; published: Aug. 19th, 2020AbstractGood electromagnetic shielding efficiency and heat dissipation performance are important factors to ensure the stable operation of electronic equipment. 5G communication puts forward higher requirements for the design of metal shielding vent hole arrays for electronic equipment. In this paper, the finite element method is used to study the regulation of electromagnetic shielding ef-fectiveness of the hexagonal periodic arrangement of metal circular vent holes in the frequency range of 1 GHz to 40 GHz. The electromagnetic shielding effectiveness is adjusted with the change of diameters of vent hole, metal thickness, incident angle and polarization mode of electromag-netic wave. The results show that under the certain heat dissipation efficiency, reducing the di-ameter of vent hole or increasing the metal thickness can effectively improve its shielding effec-tiveness, and its performance can maintain good stability to the incident angle and polarization mode. The above results have certain reference significance for the electromagnetic shielding de-sign of 5G communication.KeywordsElectromagnetic Shielding, Vent Hole Array, 5G Communication金属圆形散热孔阵5G电磁屏蔽效能仿真分析亢子豪郑州大学国际学院，河南郑州收稿日期：2020年7月29日；录用日期：2020年8月12日；发布日期：2020年8月19日亢子豪摘要良好的电磁屏蔽和散热性能是保障电子设备稳定工作的重要因素，5G 通信则对电子设备金属屏蔽散热孔阵的设计提出了更高要求。
本文通过有限元法数值研究了在1 GHz~40 GHz 频段正六边形周期排布金属圆形散热孔阵随散热孔径、金属厚度、入射角度和极化方式改变的屏蔽效能调控规律。
结果表明，在保持散热效率不变的前提下，通过减小散热孔径或增大金属厚度可以有效提高其屏蔽效能，并且该性能对入射角度与极化方式均能保持较好的稳定性。
该结论对5G 通信频段电磁屏蔽设计具有一定的参考意义。
关键词电磁屏蔽，散热孔阵，5G 通信Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). /licenses/by/4.0/1. 引言随着电子科技水平的飞速发展以及电子设备的广泛应用，电子设备所面临的电磁环境日益复杂，相关产品对电磁屏蔽的要求越来越高[1]。
加装金属电磁屏蔽罩是一种常见的电磁屏蔽手段，通过金属对电磁波的屏蔽作用，可以使电子设备在工作时既不干扰其它设备，同时也不受其它设备影响[2]。
但是有时为了达到散热的目的，需要对电子设备的金属屏蔽罩进行开孔散热。
由于开孔会直接导致屏蔽效能的降低[3]，甚至可能会使屏蔽效能完全消失，因此，研究者对具有不同散热孔阵的金属屏蔽罩在6 GHz 以下频段的电磁屏蔽性能展开了广泛研究[4] [5]。
如石高峰等人[4]比较了单个散热孔与相同面积散热孔阵在0~1 GHz 范围内的电磁屏蔽效果，其结果表明，圆形周期分布的散热孔阵的电磁屏蔽效能明显优于单个散热孔。
何新文等人[5]研究了不同形状的散热孔阵在0~4 GHz 范围下的电磁屏蔽效能，经优化后的金属散热孔阵的电磁屏蔽效能均能达到30 dB 以上。
随着5G 通信时代的步步临近，电磁设备的工作频率不断提高，电子设备之间的干扰愈发严重，同时随着功耗的不断增加，发热量也不断提高，因此电子产品的电磁屏蔽性能与散热性能方面的平衡愈加重要。
尽管已有少数研究者通过设计新型散热孔，取得了较为不错的电磁屏蔽性能，如徐留留等人[6]设计出一种新颖的介质开孔型频率选择表面，实现了在28 GHz 频率下电磁屏蔽效能达30 dB 以上，带宽大于2 GHz ，并且在入射角0˚~60˚范围内具有良好稳定性。
但是该类新颖散热孔结构对制作工艺要求较高，成本也较高，并不利于金属电磁屏蔽罩的应用普及，因此对散热孔阵在5G 通信频段的电磁屏蔽性能进行分析仍具有重要的现实意义。
本文利用有限元法对正六边形排布金属散热孔阵在1 GHz~40 GHz 频段范围内的电磁屏蔽性能进行分析，研究了几何参数(散热孔径、金属厚度)与电磁波入射方式(入射角度、极化方式)等因素对其电磁屏蔽效能的影响规律。
该项研究对5G 通信谱段的金属电磁屏蔽开孔设计具有一定的指导意义。
2. 结构与建模正六边形周期分布的金属圆形散热孔阵不仅具有散热效率高、均匀性好等特点，在电磁屏蔽方面还具有对电磁波极化方式不敏感等优点，是工业上最为常见的金属散热孔阵之一。
因此本文将重点研究此亢子豪种金属散热孔阵的电磁屏蔽性能。
图1为该类型金属散热孔阵的示意图，其中T 为金属散热孔阵的厚度，D 为散热孔的直径，P 为周期长度(两散热孔的孔间距)，虚线为一个散热孔周期单元。
Figure 1. Schematic diagram of metal circular vent holes. (a) 3D view; (b) Top view图1. 金属圆形散热孔阵示意图。
(a) 3D 图；(b) 俯视图通常情况下，散热孔直径D 与周期长度P 可以独立变化，但如果考虑散热效率一定时，散热孔直径D 与周期长度P 应满足一定比例关系。
本文定义散热效率η为孔面积与总面积之比，根据几何关系可得：S S η==孔总 (1) 式中，S 孔代表散热孔面积，S 总代表金属屏蔽罩总面积(金属与散热孔面积之和)。
由式(1)可得，当散热效率一定时，周期长度P 与散热孔直径D 满足下式：P = (2)此外，本文为了定量分析金属散热孔阵的电磁屏蔽效能，还定义屏蔽效能(Shielding Effectiveness ，简称SE)为有无屏蔽时空间中同一位置的电场强度之比：020lg SE SE E = (3) 式中，0E 代表无金属散热孔阵时空间某位置的电场场强，S E 代表有金属散热孔阵时空间该位置处的电场场强。
当入射波的电场强度相同时，屏蔽区域内电场强度越小即SE 越大，表示屏蔽效能越好。
由于影响金属散热孔阵的电磁屏蔽效能因素较多，其SE 不仅与散热孔本身几何参数及周期排布有关，还与电磁波的入射方式及频率有关[7]，因此，在绝大多数情况下，SE 与相关因素之间的调控规律无法用简单的解析式进行表达，这在一定程度上限制了金属散热孔阵的研究与应用。
为了解决上述问题，研究者开发出多种电磁波数值模拟方法对金属散热孔阵的SE 变化规律进行研究，如时域有限差分方法[8]、有限元[9] [10]、矩量法[11]等方法。
上述方法在研究分析金属散热孔阵的SE 调控规律方面，展现出灵活、快速、不受频段限制等特点，近年来得到了研究者的广泛青睐。
基于以上原因，本文采用有限元方法对正六边形分布圆形金属散热孔的SE 在5G 通信谱段进行数值仿真分析。
在本文中，金属选定为铜，这主要由于其具有良好的散热特性及电磁屏蔽特性，是最为常见的金属屏蔽材料之一。
金属散热孔阵上下介质设定为空气，并在空气层外加设一定厚度的完美吸收层，用以模拟在无限大空间中金属散热孔阵的电磁波屏蔽效能。
同时，为了体现金属散热孔阵的周亢子豪期性排布特点，本文选定正六边形作为单个周期单元(如图1(b)中虚线所示)，并将其正六边形的六条边设为周期性边界条件。
此外，在本文中，电磁波的频段范围设置为1 GHz~40 GHz ，基本覆盖了主要的5G 通信频段。
3. 结果与讨论3.1. 散热孔径对5G 电磁屏蔽效能的影响本文首先对金属屏蔽散热孔阵的孔径大小对5G 电磁屏蔽效能的影响规律进行研究。
本文假定散热效率η均保持为50%，则根据式(2)可得，散热孔直径D 、周期长度P 取值如表1所示。
Table 1. The corresponding value of hole diameter D and period length P when the heat dissipation efficiency is 50% 表1. 散热效率为50%时金属屏蔽散热孔阵的孔径D 与周期长度P 的取值散热孔直径D/mm周期长度P/mm 散热效率η2.002.70 0.53.004.05 4.005.40 5.006.74 6.00 8.09 此外，在该部分讨论中，还设定金属厚度T 始终为2.0 mm ，电磁波入射极化方式为垂直入射TM 模式。