柔性微波泄漏抑制器结构设计与电磁仿真

后 ， 弱 的 电磁 波 继 续 前 进 而 进 入 由吸 波 材 料 组 成 的 内 微
腔 ， 吸波 材料 所 吸收 ， 波材 料 可 由吸 附 了石 墨 的海 绵 被 吸
构成． 考虑 到 路面 的不平 ， 在微 波 加 热 板 四周 加 装 一 圈 由 金 属 丝 网包裹 的 橡胶 圈 ， 以防 止 因路 面 不 平 导 致 的微 波 加 热 板与 路面 间 的空 隙而 引起 的泄漏 ． 图 ２中是 ￡ 梳形板 间距离 ， 是梳形 板高度 ， 是上 下 ｚ 。 ｂ
ｃｏｓ
Ｊ ｊ ｃｊ ｏ ‘ ｓ
为 波 导 波 长 ， 图示 抑 制 器 ， 波 波 长 与 ａ相 比 对 微
其 中， ０一
／ 表 示 Ｚ／ ｘ ２电 长 度 ； 一 ・ １ （／ ａ Ｅ 一 Ａ ２ ）］
Ｉ 得多 ， Ｊ ， 因此有 兰 ； 同样 Ｚ － ｂ ×３ ７ ［ 一 （／ ｎ 。 。 － － ７ × １ ２ ）］
作 者 简 介 ： 松 青 （ ９ ９ ） 男 ， 苏 靖 江人 ， 士 ，主 要 从 事 机 电 系统 集 成 与 质 量控 制研 究 ． 朱 １６一 ， 江 博
张志胜（９４ ） 男， 苏泰兴人 ， 究员， 士， 士生导师， １７一 ， 江 研 博 博 主要 从 事 机 电 系统 工 程 与 一 体 化技 术研 究 史泰 龙 （ ９ ０ ， ， 苏 南京 人 ， 要 从 事 电磁 场 与 电磁 波 的研 究． １ ９ 一） 男 ’ 江 主
兰 ｂ × ３ ７为 主 波 导 特 性 阻 抗 ； ７ Ｚ
口
１ × ２
。ｚ ＝
３ ７×［ 一 （／ ａ 兰 ×３ ７ ７ １ ２ ２ ）］ ７ 为短 路波 导 特性 阻抗 ； Ｚ— ｊ 。ａ （ ￣ Ｘ ） Ｚ。 ｎ ２ ／ ￡ 为长 为 ｚ 的短路 波 导 电抗 ． ｔ ｒ 。
微波 泄漏 抑制 材料 通 常包 括实 心体 金属 材料 （ 金属 板 、 属箔 等 ） 小孔 金 属 材料 （ 如 金 及 如金 属 丝 网 、 冲孔 金 属板 和金 属化 喷涂 材料 等 ） 板型 抑制 器一 般 由若 干块 具有 良好 电气 联 接 的金 属板 或 金 属 薄 片构 成 ， 网 ． 而 型 抑制 器 由若 干金属 丝 网嵌在 骨架 上构 成． 本文 分别 应用 板 型 材料 和 金属 丝 网研 究 设 计 了两 种 微 波 泄漏 抑 制器， 由于分 布在 金属 板表 面 的感应 电流所 遇到 的感抗 要 比集 中在 金 属丝 网的 网丝 上感 应 电流 所 遇 到 的感
对 式 （ ）化简 可得 Ａ矩 阵为 ３
ｒ 一『 ・． ［］ Ａ］ Ａ 一Ｉ Ａ ～ Ｉ 。
梳形 板 间距 ， 衰减 器 构成 了一个 ａ 则 ×ｂ的波 导 ， 据传 输 根
线理论 ， 可将梳形板 组成 的衰减器 看作 是 由 个 长 为 的
短路 波导组成 ． 设计 时 主要 考虑 ｚ、。 寸大 小 ， 而使 梳 。ｚ 尺 从
形板 衰减器达 到最佳． Ｚ表示其 短路 波导感 抗 ， 由于梳 形板
２１ ０ １年 １ ２月
Ｄｅ ． ｃ ２Ｏ１ １
柔 性 微 波 泄 漏 抑 制 器 结 构 设 计 与 电磁 仿 真
朱 松 青 ｈ 张 志 胜 ， 泰 龙 ， 史
（． 南 大 学 ａ机 械 工程 学 院 ； ． 息科 学 与 工程 学 院 ， １东 ． ｂ信 南京 ２ １ ８ ；． 京 工 程 学 院 自动 化 学 院 ， １１９２南 南京 ２ １ ６ ） １ １ ７
属 梳状 板 衰减模 型和金 属 丝 网的丝距 、 多层金 属丝 网的 网间距 与屏 蔽效 能 的关 系模 型， 计算 了各 自 的屏 蔽效 能． 结果 表 明， 组 合 式板 型 微 波 泄 漏 抑 制 器 ， 对 当梳 形 板 间 距 为 １ ２ ｍｍ， 形 板 高度 为 梳 ３ ． ０ ５ｍｍ时， 可取 得较 好 的屏蔽 效 能 ； 对金 属 丝 网型微 波泄 漏 抑制 器 ， 当采 用 ４层金 属 网且 网 间距
Ｓ 一 ２ １ Ｅ Ｏｇ ． （） ２
由式 （ ） １ 和式 （ ） 知 ， ２可 微波 泄漏 抑制 器 的效果 与微 波频 率 、 材料 电磁 参数 有关 ， 此外 ， 制器 的结 构对 抑制 效 抑 果 也 有显 著 的影 响．
２ 抑 制 器 结构 设 计
２ １ 抑 制 材 料 选 型 ．
为 ４时， ／ 屏蔽 效 能理论 值在 ９ Ｂ 以上 ， 制效果 较 好． 过对 两种微 波 泄漏 抑制器 分 析 比较 ， ０ｄ 抑 通 金
属 丝 网 型微波 泄 漏抑制 器 能 自适 应路 面病 害 的形状 ， 有效 防止 电磁辐 射 ， 并 可在 实 际工程 中应用．
关 键词 ： 电磁 兼容 ； 波泄漏 ； 蔽效 能 ； 微 屏 抑制器 ； 构设 计 结
们进行 研 究＿ ； ２ 另一 方 面却 因其 易产生 电磁 辐射 而使 人们 在应 用时 心存顾 虑 ． ］ 国家 对 电磁辐射 容 许值 制定 了
相应 标准 ， 规定 最 大平 均辐 射功 率密 度不 超过 ５ｍＷ／ ｍ ［４． ｃ ３］ 因此 ， 进行 微 波 现 场热 再 生 沥青 路 面 时 ， － 在 防 止微 波泄 漏 以保 护人 身安全 和 环境 并使设 备 正常 工作 在微 波 加热 系 统设 计 中成 为 要 着重 考 虑 的 问题 ． 常 与 规 的 固定 式 大功率 微 波加 热生 产方 式不 同 的是 ， 沥青路 面微 波热 再生 养护 工程 车是 流动 的 ， 沥青路 面病 害 且 具有 不 同的空 间特 征 ， 病害 大小 、 高低 位 置各不 相 同 ， 因此所设 计 的微 波泄漏 抑制 器必 须适 合这 种特 点 ， 设 在 计 时 必须 考虑 微波 加 热养护 工 程车 流动性 和路 面 病害 的不 同特征 ， 所设 计 的 屏蔽 系 统适 应 现 场工 作 的要 使
抗 要小 ， 有利 于泄流 和 电流传 导 ， 因而采 用板 型材 料 制作 的抑制 器 效果 要 比金 属 丝 网好 ， 一 般 它 的 造价 较 但 高， 有一 定 的加 工精度 要 求 ， 场施 工 困难 ， 现 因而 在设 计抑 制器 时应 综合 考虑 ．
２ ２ 板 型 和 网 型 抑 制 器 设 计 ．
／囊 蠹 泄波 漏 隧 萋、
传过中波抑器形多反和射 到制衰 ． 建殒 — 输程，在制内成次射透，抑器 － Ｉ 震 微鲁 釜 受 机 一 蓁 螟； 善
图 １ 微 波 泄 漏 抑 制 机 理 示 意 图
收 稿 日期 ： ０ ｌ０ — ８ ２ ｌ一９１
基 金 项 目 ： 苏 省 高 校 科 研 成 果 产 业 化 推进 项 Ｉ（ＨＯ — １ ） 南 京 工程 学 院 引进 人 才基 金 项 目（ ＫＪｏ Ｏ ５ 江 ／ Ｊ ９ ３； Ｉ Ｙ ２ ｌＯ ）
２ ２ １ 组合 式 板型 微波 泄漏 抑制 器 ． ．
为 了对 其 实现 可靠屏 蔽 ， 加强 对微 波 源 与沥 青 路 面 间 隙 的屏 蔽 ， 设计 采 用 图 ２所 示 的组 合 式板 型抑 制 器， 它首 先 利 用梳形 板 的突 点和 不对称 点将 高强 度 的 电磁 波 转换 成其 它型 波 以减弱 其强 度 ， 过一 系列 衰减 经
中 图分 类 号 ： １ ３ ５ 文 献 标 志 码 ： ＴＭ ５ ． Ａ 文 章 编 号 ：６ ４３ ８ ２ １ ） ４０ ６ — ５ １ ７ —５ Ｘ（０ １ ０ —０ １０
作 为微 波加 热装 置一 个重 要组 成部 分 ， 防微 波泄漏 的屏蔽 系统研 究 十分重 要． 可 以保护 操作 人员 的身 它 体健 康 ， 减少 对周 围环境 的 电磁辐 射污 染 ， 防止微 波泄 漏 ， 使微 波泄漏 符合 国家 规定 的微 波辐射 安全 限值 ． ］ 微 波加热 再 生沥 青混 合料 一方 面 以其能 整体 加热 、 透深 度 大 、 穿 再生 效果 好 、 转 换效 率 高 等优 越 性 吸 引人 热
求： 既具有 较 好 的柔性 以适 合不 同的形状 位置 ， 必须 能够 有效 防止 电磁辐 射． 又
１ 微 波 泄 漏 抑 制 机 理
本 研 究所 用 的 ２４ ５ＭＨｚ微 波 是 一 种 高频 电磁 波 ， 波 泄 漏 ５ 微 睦 －釉 辫ｉ 誊 蒜’ 抑
抑制也称电磁屏蔽， 它是用 良导 电材料制作 的且接地 良好 的屏蔽
摘 要 ： 了研 究微 波加 热再 生 沥青路 面 时 的防微波 泄漏 问题 ， 为 设计 了一种柔 性结 构 的泄漏 抑制 器， 并应 用 于微 波养 护工程 车 的开发 设 计． 用 波导传 输 线理 论 ， 运 建立 了微 波泄 漏抑 制模 型 ， 究设 研
计 了组 合 式板 型 和 金 属 丝 网 型 两 种 微 波 泄 漏 抑 制 器 ， 到 了两 种 抑 制 器 的 等 效 电路 ； 别 建 立 了金 得 分
第 ２ 卷 第 ４期 ６
Ｖ ｏｌ２６ ＿ Ｎｏ． ４
徐 州 工 程 学 院 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｏ ｒ ａ ｏ Ｘｕ ｈ ｕ ｎ ｔｔ ｔ ｆ ｚ ｏ Ｉ ｓ ｉｕ ｅ ｏ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ （ ｔ ｒ ｌ ｃｅ ｃ ｓ ｄ ｔ ｎ ｃ ｎ ｌｇ Ｎａ ｕ ａ Ｓ ｉｎ ｅ Ｅ ｉ ｏ ） ｉ
厚 度 与 微 波 工 作 波 长 相 比较 小 ， 因此 不 考 虑 梳 形 板 厚 度 ， 则 图 ２ 组 合 式微 波泄 漏抑制 器 示意 图
由梳 形板组成 的衰减器 的等效 电路 可看作 由 ”个相 同的单个梳状 板等效 电路 串联而成 ， 如图 ３所示 ．
ｎ 梳形板 等效 电路 个
ｚ ｚ
单 个梳形板 等效 电路
图 ３ 梳 状板 衰减 器 等效 电路 对单 个 梳状 板 ， 等 效 电路 的特征矩 阵可写 为 其
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朱 松青 ， ： 等 柔性 微 波 泄 漏 抑 制 器 结 构 设 计 与 电磁 仿 真