有孔箱体屏蔽效能的多模传输线法分析
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。
带孔缝金属箱体电磁屏蔽效能的研究
《电子设计工程》2021 年第 13 期
式中,w、h、l 分别为矩形箱体的宽、高、长(m);
m、n 分 别 为 矩 形 箱 体 内 沿 宽 、高 、长 方 向 的 半 驻 波
个 数 ;μ、ε 分 别 为 箱 内 介 质 的 磁 导 率 和 介 电 常 数
(H/m 、F/m)。
2 仿真模型的建立
建立金属箱体屏蔽效能的仿真分析模型,基本步
前文屏蔽效能的计算公式(1),求解得出箱体各种设
置条件下的屏蔽效能 SE 值。
图 2 为金属箱体仿真模型。
3 金属箱体的屏蔽效能分析
结合电磁学理论及式(3)的分析可知,屏蔽效能
与箱体材质、孔缝结构、箱体内外介质及电磁波频率
有关,下面分析改变箱体材质、壁厚、孔缝结构及箱
体双层屏蔽对 SE 值的影响。
3.1
4)设置边界条件,为得到唯一确定的解,同时确
保模型的完整性,需要在箱体以外空间建立吸收边
界条件,将箱体包裹,以模拟开放的自由空间。
5)网格划分时,采用自适应网格剖分技术,可根
据设置误差标准,精确、有效地生成网格,实现分析对
图 3 不同材质下屏蔽效能对比曲线
象的离散化。为得到更精细的网格,此处设置求解
综上,金属板电磁屏蔽作用可用下式表示:
能和磁场屏蔽效能,表 1 为屏蔽效能与场强衰减的
1
要分为 3 个部分,即反射损耗 R、吸收损耗 A、多次反
(1)
按照机理的不同,屏蔽效能可分为电场屏蔽效
屏蔽前场强/(V/m)
由上述分析可知,电磁波经过屏蔽后的损耗主
正因子(B),其量值小于 1。
ì
æ E0 ö
ïSE dB = 20 lg ç E ÷
第 29 卷
偏心孔缝箱体屏蔽效能电磁拓扑分析算法
偏心孔缝箱体屏蔽效能电磁拓扑分析算法
张亚普;达新宇;谢铁城
【期刊名称】《电波科学学报》
【年(卷),期】2014(029)005
【摘要】基于电磁拓扑理论,对Robinson等效电路模型进行改进,提出了箱体屏蔽效能分析的电磁拓扑算法.该算法将孔缝等效为二端口网络,通过散射矩阵准确地描述了箱体内部场的行驻波态,实现了内外场耦合的准确建模;结合偏心孔缝箱体分析理论,求解偏心孔缝散射矩阵,进而实现了偏心孔缝箱体的屏蔽效能分析.在0~2 GHz频域内,分别对偏心单孔和孔阵箱体的屏蔽效能进行了仿真,通过与软件CST 数值结果的对比,验证了算法的有效性.最后采用该算法详细分析了孔缝宽度、测试点距离、入射极化角和入射方位角对单孔箱体屏蔽效能的影响.
【总页数】9页(P994-1002)
【作者】张亚普;达新宇;谢铁城
【作者单位】空军工程大学信息与导航学院,陕西西安710077;空军工程大学信息与导航学院,陕西西安710077;空军工程大学信息与导航学院,陕西西安710077【正文语种】中文
【中图分类】TN011
【相关文献】
1.内置介质板的开孔箱体屏蔽效能电磁拓扑模型 [J], 郝建红;蒋璐行;范杰清;公延飞
2.孔缝箱体屏蔽效能电磁拓扑分析模型 [J], 张亚普;达新宇;谢铁城
3.带孔缝箱体电磁屏蔽效能的研究 [J], 周泽伦
4.基于孔缝箱体屏蔽效能的研究 [J], 李杰;杨志华;王应芬;朱胤宇;李家保;隋永浩;马学林
5.带孔缝金属箱体电磁屏蔽效能的研究 [J], 刘力;刘彬;葛玉石;刘为群;丁勇;郭勇因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于三维电磁场仿真的船用屏蔽箱体孔腔耦合谐振特性分析
基于三维电磁场仿真的船用屏蔽箱体孔腔耦合谐振特性分析作者:***来源:《中国水运》2021年第06期摘要:隨着船舶自动化程度不断提升,船舶通信、导航、监测等应用电子设备越来越多,电磁环境更加复杂。
在低噪声的电磁环境中,要保证船用甚高频通信设备不降级,要求更加严格的船用甚高频通信频段辐射骚扰限值。
船用屏蔽箱的屏蔽效能,由于电磁谐振的影响,导致急剧下降。
本文基于三维电磁场仿真软件,对船用屏蔽箱体孔腔耦合谐振特性进行分析,明确孔缝尺寸条件,分析不同缝隙厚度、缝隙宽度等影响电磁耦合谐振的规律,促进船用通信频段电磁耦合谐振的控制。
关键词:三维电磁场仿真;船用屏蔽箱体;孔腔;耦合;谐振特性中图分类号:U66 文献标识码:A 文章编号:1006—7973(2021)06-0069-04国内外制定明确的公约条款,规范船用甚高频通信频段,能够对船用通信设备的低噪声电磁环境下进行保护。
为满足该要求,船用电子设备采取的有效手段是屏蔽技术。
通过屏蔽技术避免影响。
但屏蔽效能的好坏,受到船用屏蔽箱体谐振特性的决定性的影响。
本文基于三维电磁场仿真,对船用屏蔽箱体的孔腔耦合谐振特性进行分析。
腔体谐振、孔缝谐振、孔缝-腔体耦合谐振,都是带孔缝腔体的电磁谐振现象。
腔体谐振占主导因素。
研究屏蔽箱体孔腔耦合谐振,对屏蔽箱体的高屏蔽效能设计有一定的指导价值。
孔腔耦合谐振也就是孔缝对腔体谐振的影响。
在复杂的影响因素下,通过孔缝,腔体与外部空间的耦合产生。
孔缝附近产生孔缝谐振。
纵向尺寸引起传输腔体谐振。
截面尺寸引起横向谐振。
孔腔耦合谐振分析相对困难,没有固定的耦合模式,谐振特性更加复杂,相关研究较少。
本文研究探讨其谐振规律,更好地抑制或控制耦合谐振,为提高船用双屏蔽箱体结构屏蔽效能,提供结构参数设计参考。
1 孔腔耦合谐振的形成及特性孔缝对腔体谐振的影响,可以作为孔腔耦合谐振。
基于波导理论,分析孔缝谐振,将孔缝看作一段金属波导结构,便可以基于波导理论对孔缝谐振进行具体分析。
有孔双层屏蔽腔体的宽频带屏蔽效能
图 1 电磁 脉 冲垂 直 入 射 有 孔 矩形 腔 及 其 高 次模 传 输 线 模 型
*
收 稿 日期 :0 80 —3 修 订 日期 :0 80 —0 2 0 —62 ; 2 0 93 基金项目: 国家 高技 术 发 展 计 划项 目 作 者 简介 : 宋 航 (9 9 ) 男 , 士 研 究生 , 从 事 电 磁 场 与微 波 技 术 研 究工 作 ; g ni1 @ 13 CN。 17 , 博 现 a o i 1 6 .O l
第 2 O卷第 1 0期
20 0 8年 l O月
强 激 光 与 粒 子 束
H I H PO W ER IA SER A N D PA R TI G CIE BEA M S
Vo1 2 N0. 0 . 0, 1
O c ., 0 t 2 08
文 章 编 号 : 10 —32 2 0 )01 8—5 0 14 2 ( 0 8 1 —6 40
。
的 函数 , 而 确 定 孔 缝 阻 抗 为 进
尸
() d l a mo e
( cr ut d l f rns s in1n b) ic imo e ta miso i e o
Fi . I cd n l n v lu n t g r c a g l r e c o u e wih a e t r n o r s o d n d lo i h ro d rt a s s i n l e g 1 n ie tp a e wa e il mi a i e t n u a n l s r t p ru e a d c r e p n i g mo e fh g e — r e r n miso i n n
一
般而言 , 由孔缝 耦合进 入腔体 的能量要 比穿 透腔体 壁进入 内部 的能量 多得多 , 因此可 以假 设腔体 壁是理
带孔金属腔屏蔽性能的传输线法研究
(10)
辐射源在考察点产生的 TEmn 模式电流:
I pmn =
对应模式的强度用电压表示成:
VT E mn Z smn + Z lmn
(11)
V pmn = I pmn Z lmn
无屏蔽体时电磁波在传输线上传播,在考察点 P 的电压:
V p0 = V0 2
(12)
(13)
由此导出腔体内 P 点电场的屏蔽系数为[12]:
Z ap =
l 1 k l ⋅ ⋅ jZ 0 s tan 0 a 2 2
(3)Байду номын сангаас
公式中出现的 l / a 是为了表示孔与金属腔之间的偶合而引入的因子 . 所有外部阻抗等效在孔中心处 为:
Z1 =
在孔中心的等效电压源:
Z 0 Z ap
Z 0 + Z ap
(4)
V1 =
V0 Z ap Z 0 + Z ap
2 2
(5)
腔体内部 TEmn 模式的传播常数可以表示成:
k gmn
传输这种模式的波阻抗:
mπ nπ = ω µ 0ε 0ε r − − a b
2
(6)
・30・
第2期
陈小微等
带孔金属腔屏蔽性能的传输线法研究
Z gmn = ωµ 0 k gmn
On Shielding Effectiveness of Enclosure with Medium and Apertures
CHEN Xiao-wei, SONG Zhan-hai, YU Lei
(a) TL 模拟 C、D 两点的电场屏蔽性 (b) FDTD 模拟 C、D 两点的电场屏蔽性 图 4 不同方法模拟的 C、D 两点处的屏蔽效能
传输线模型和分析
源和负载都失配时线上电压解:
Zin
Z0
1 le2
2
1 le
jl
jl
Z0
Zl Z0
jZ0 tan l jZl tan l
V z Vo (e j z le j z )
Vo
Vg
Zin Zin Zg
(e jl
1 le jl )
V (l) Vg
Zin Zin Zg
Vo (e jl le jl )
1
3 (12
T1T2 )
1
3[
(Z1 (Z1
Z0 )2 Z0 )2
4Z1Z0 ] (Z1 Z0 )2
1
3
(Z1
Z0 )(RL Z1) (RL Z1)(Z1 (Z1 Z0 )(RL Z0 )
Z0)
2(Z12 Z0RL ) (Z1 Z0 )(RL Z1)
30
2.6 源和负载失配
2.4 Smith圆图
输入阻抗图到反射系数图旳映射
2.5 四分之一波长变换器:频率响应 2.6 源和负载失配:阻抗匹配和共轭匹配 2.7 有耗传播线:低损耗线、无畸变线、
微扰法、惠勒增量电感定则。
10
2.1 传播线旳集总元件电路模型
传播线方程
在传播线长度内电压和电 流旳幅值和相位发生变化 R、L:两导体单位长度旳串联 电阻和串联电感;G、C:单位 长度旳并联电导和并联电容。
l
/
4
Zin
(l)
Z
2 0
/
ZL
(7) 插入损耗:
V z Vo (e j z e j z ), z 0
V z VoTe j z ,
z0
T 1 1 Z1 Z0 2Z1 Z1 Z0 Z1 Z0
孔缝箱体屏蔽效能电磁拓扑分析模型
l 1 +f 。
0 1
0
1+ S1 1
O
0
0 0
0
0 1
0 f
—
S 2 1
0 0 0
0
0
×
S l 2
0 O
0 1 0 l
[ l ’ , ‘ ( £ , 们 , / , ; 一 - 4 l - - e 0 , 埘 , / , i ) I J l } ( I x) ^J ] l } >
一 …
I
( l 7 , ) ’
…
m =
0
x A 一 — 铬 干
C o r e ( TM )i 3 —2 l 2 O@ 3 . 3 GHz 3 . 2 9 GHz C P U, 2 G 内存 , Wi n d o w s XP系 统 , Ma t l a b 7 . 8 , C S T 2 0 1 1 。
表 1 P a r a me t e r s o f m o d e l s
。 n 一1 2  ̄ 7 7 1 t , n ≠0
一
( 9)
训
一
字 + ( 1 ) d + 粤 dv + ( 1 ) + 警
,
( 1 O)
6
”
一
( 11 )
2 仿 真 验 证
本文基于 C S T仿真数据, 设 计 4组 实 验 模 型 , 对 EMT算 法 进行仿 真 验证 。模 型 参 数见 表 1 。仿 真 条 件 : 辐 照 电磁 波 为 平 面波 , 垂直 孔缝 平面 入射 , 沿 z轴极 化 。仿 真 环境 : I n t e r l ( R )
航空电子模块孔缝耦合的屏蔽效能分析
792020年第5期 安全与电磁兼容工信部资助项目:MJ-2017-F-11引言航空电子设备为满足电磁兼容性要求,一般要加装金属壳体,但由于通风散热或各种输入输出接口的需要,金属壳体上不可避免地开有各种孔缝;另外,高强度辐射场(HIRF)具有频率覆盖范围宽(10 kHz~40 GHz)、电场强度高的特点,机箱结构的孔缝耦合是HIRF 对航电系统产生电磁干扰的重要原因之一。
研究孔缝电磁耦合规律可对机箱的开孔设计提供支撑,对提高航电系统HIRF 电磁防护能力具有重要意义。
为减少外部高强度辐射场通过航空电子模块屏蔽壳体上孔缝的耦合,实现带孔缝屏蔽壳体的屏蔽效能预估,本文采用理论计算和软件仿真相结合的方法开展研究。
1 孔缝耦合原理及屏蔽效能计算1.1 孔缝耦合原理理想的屏蔽壳体为结构上完整、电气上连续均匀的封闭金属壳体,即壳体上不存在任何孔缝。
当电磁波入射到金属板界面,由于波阻抗的突变,一部分能量被反射,剩余部分进入金属板内被衰减或再次反射,只有较少部分能透过金属板进入壳体内部,故封闭屏蔽壳体可以较好的屏蔽电磁波。
但屏蔽壳体上开有孔缝时,电磁波会由孔缝漏出,降低屏蔽效果。
影响电磁波泄漏量的因素主要为缝隙的最大线性尺寸,当矩形缝隙很窄时,可形成缝隙天线,缝长大于1/10波长时,会产生大量泄漏。
当缝隙天线最大线性尺寸为1/2波长时,将会形成缝隙天线效应,产生很大的电磁辐射[1]。
本文将对某型飞机航电系统中综合显示单元(IDU)模块的屏蔽壳体进行建模,壳体上开有达到缝隙天线尺寸的孔缝,以此分析孔缝的面积、长宽比、长度和形状以及壳体内加载PCB 板对屏蔽壳体屏蔽效能的影响。
1.2 基于孔缝耦合的屏蔽效能计算目前,用仿真计算孔缝耦合问题的主要方法有:有限元法(FEM)、时域有限差分法(FDTD)和传输线矩阵法(TLM)[2]。
本文选择传输线矩阵法进行理论求解。
该方法对传播电磁场的空间进行网格划分,将所要计算的电场、磁场等效为在网格上以波的形式传输的电压、电流,并采用传输线理论结合对时域的显式离散进行数航空电子模块孔缝耦合的屏蔽效能分析Shielding Effectiveness Analysis of Aperture Coupling in Avionics Module1中国航空无线电电子研究所2东南大学电磁兼容研究室潘加明1 彭泽清1 薛宝玥1 葛晓倩2 景莘慧2摘要简述了孔缝耦合的原理及屏蔽效能的计算。
带缝隙矩形腔的屏蔽效能传输线法修正及扩展分析
带 缝 隙 矩 形 腔 的 屏 蔽 效 能 传 输 线 法 修 正 及 扩 展 分 析
彭 强, 周东方, 侯德亭, 余道杰, 胡 涛, 王利萍, 夏 蔚
( 解 放 军 信 息 工 程 大学 。郑 州 4 5 0 0 0 2 )
摘 要 : 为 研 究 入 射 电磁 波 与 缝 隙参 量 对 矩 形 腔 体 屏 蔽 效 能 的影 响 , 提 出 基 于 透 射 定 律 结 合 等 效 传 输 线
形, 文献[ 3 ] 将 其扩 展 到 高次 模 及腔 体 损耗 时 的情形 , 文献 [ 4 — 5 ] 分 别 考虑 了缝 隙偏 离体 壁 中心 时 的 TE 。 模 和 高 次模 的情 况 , 但未 具 体研究 缝 隙位 置对 腔体 屏蔽 效 能 的影 响 , 文献 [ 6 ] 考虑 了孔 阵之 间互 导纳 和耦合 的影 响 ,
等效 为 源 阻抗 , Z f 为终 端 阻 抗 , 传 输 线
的 特性 阻抗 和传 播 常数 由波导 内填充介 质 材料 决定 。其 基 本原 理 是 根据 窄 缝 阻抗 、 腔 体参 数 结 合 等效 传 输 线
围更广 。
关键词 : 屏蔽 效 能 ; 透射定 律 ; 偏 离 中心 ; 损 耗 因子 ; 谐 振 频 率
中图分类号 : 0 4 4 1 . 5 文献 标 志 码 : A d o i : 1 0 . 3 7 8 8 / HP I P B 2 0 1 3 2 5 0 9 . 2 3 5 5
随着 系统 功能增 强 的 同时 , 对 电子 设备 的电磁兼 容性 和抗 干 扰性 提 出 了更 高 的要求 , 而屏 蔽是 解决 此 问题 最 为有 效 的方法 , 但 是屏 蔽腔 体为 了满 足散 热 、 通风 的需 要 不 可避 免会 留有 缝 隙 , 高 功 率 微波 很 容 易 由此 耦 合
传输线理论与分析方法
传输线理论与分析方法传输线是电子系统中常见的一种重要组成部分,它用于在电路之间传输信号或能量。
在现代通信和电子设备中,传输线的理论和分析方法具有重要的意义。
本文将介绍传输线理论的基本原理和常用的分析方法。
一、传输线的基本原理传输线是由两个或多个导体构成的电路连接线路。
它们可以是导线、导轨、传感器等,常见的传输线包括同轴电缆和微带线。
传输线的特性主要由电线的参数以及介质参数决定。
其中,导线的电阻、电感和电容对信号的传输和衰减起着重要的作用,而介质的介电常数和介电损耗则影响着信号的传播速度和衰减程度。
传输线理论的基本原理是基于麦克斯韦方程组,其中包括麦克斯韦方程和电流连续性方程。
通过对麦克斯韦方程组进行适当的变换和处理,可以得到传输线上的电压和电流之间的关系,并进一步分析传输线的特性。
二、传输线的分析方法1. 传输线的参数测量为了准确地分析和设计传输线,首先需要测量传输线的参数。
传输线的重要参数包括特性阻抗、波速和传播常数等。
特性阻抗是指传输线上的单位长度阻抗,波速是指电磁波在传输线上的传播速度,传播常数是指电磁波在传输线上沿着传输线方向传播所需的时间。
通过合适的测试仪器和方法,可以准确地测量这些参数。
2. 传输线的传输方程传输线的传输方程用于描述传输线上电压和电流之间的关系。
传输方程是基于传输线上的电压和电流的时域分布特性推导得到的,它是解析传输线性能和响应的重要工具。
传输方程可以通过求解麦克斯韦方程组得到,常见的传输方程有时域传输方程和频域传输方程两种。
3. 传输线的等效电路模型为了方便对传输线进行分析和设计,可以使用等效电路模型来简化传输线的复杂性。
常见的传输线等效电路模型有lumped模型和distributed模型。
lumped模型将传输线视为集中元件,其中的电阻、电感和电容等参数可以简化为一个等效元件。
distributed模型则将传输线视为无限个微元件组成的网络,可以更精确地描述传输线的行为。
平面波斜入射到有孔腔体的屏蔽效能分析
平面波斜入射到有孔腔体的屏蔽效能分析石丹【摘要】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袁达式。
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。
%Shielding effectiveness of enclosure with off-center aperture is investigated by using analytical method. Through modeling the shielding and propagation characteristic of enclosure with high order mode equivalent transmission line, the shielding effectiveness of enclosure with aperture is formulated when plane wave is incident with arbitrary incident angle and polarization direction. Relationship between shielding effectiveness and incident angle, polarization direction, aperture size,loss of enclosure wall, test point location and frequency are investigated. The result is verified by enclosure resonant theory. This analytical method with higher speed is suitable for parameter analysis and valuable for shielding enclosure design.【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2011(026)004【总页数】5页(P678-682)【关键词】屏蔽效能;腔体;孔缝;斜入射【作者】石丹【作者单位】北京邮电大学,北京100876【正文语种】中文【中图分类】TN811.引言屏蔽是抑制电磁干扰的有效方法,它能防止不希望的电磁能量耦合到敏感设备。
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。
BLT方程在箱体屏蔽效能分析中的应用
BLT方程在箱体屏蔽效能分析中的应用赵蒙;达新宇;张亚普;王舒【摘要】According to Equivalent Circuit Model and Electromagnetic Topology Theory,a method of evalu-ating the shieldingeffectiveness(SE)based on BLT equation is proposed,and the basic principle of BLT e-quation is introduced,the BLT equation of cavity-seam coupling described is derived,the function relation-ship between SE and related parameters such as enclosure dimensions,aperture dimensions is not only built up,but also can be used in an extension situation including off-centre aperture and arbitrary polariza-tion direction.The effect of the aperture shape,aperture area,and the test point on SE are also analyzed. The SE of single aperture is simulated within a frequency domain from 0 GHz to 1 GHz,compared with the CST results.The results indicate that the relationship between SE and the frequency of incident wave can not only be described accurately by this method,but also can the resonant frequency of the shielding enclosure be estimated effectively.%根据Robinson算法和电磁拓扑理论,提出了一种基于BLT方程的有孔箱体屏蔽效能分析方法,介绍了BLT方程的基本原理,推导出了描述孔缝耦合的 BLT 方程,建立了屏蔽箱体、孔逢、入射波等参数与屏蔽效能的函数关系,并扩展到偏心孔以及任意极化角的情形,分析了孔缝形状、尺寸以及观测点位置等对屏蔽效能的影响。
一种计算双层带缝屏蔽腔内置传输线响应的混合方法
一种计算双层带缝屏蔽腔内置传输线响应的混合方法
高雪莲;赵磊;金芳;马士杰;李丹
【期刊名称】《强激光与粒子束》
【年(卷),期】2015(027)008
【摘要】针对外场激励下双层带缝屏蔽腔内置传输线的终端响应计算问题,提出了一种混合方法.先利用传输线模型计算外腔体内的响应电压,将响应电压转换成内腔体孔缝处的等效磁流.然后利用电磁拓扑方法的BLT方程计算内腔体内置传输线终端的响应电压.计算结果表明:双层屏蔽腔内置传输线的终端响应明显低于单层屏蔽腔的,但在腔体和孔缝的谐振频率处,传输线响应仍然出现了峰值.
【总页数】6页(P182-187)
【作者】高雪莲;赵磊;金芳;马士杰;李丹
【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;内蒙古航天红岗机械有限公司,呼和浩特010076;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206
【正文语种】中文
【中图分类】O441.3
【相关文献】
1.带孔金属腔屏蔽性能的传输线法研究 [J], 陈小微;宋占海;余雷
2.带缝隙矩形腔的屏蔽效能传输线法修正及扩展分析 [J], 彭强;周东方;侯德亭;余
道杰;胡涛;王利萍;夏蔚
3.估算双层屏蔽腔体窄缝耦合的混合方法 [J], 宋航;汪海洋;周东方;李家胤;侯德亭;李明光;胡涛;于秀云;林竞羽
4.基于拓扑网络的双层带缝屏蔽腔体内置传输线响应分析 [J], 李颖;张旭锋;罗建书
5.孔缝屏蔽腔内传输线上耦合雷电波的特性研究 [J], 许圆圆;
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于等效传输线法的屏蔽效能计算方法的研究
龙源期刊网
基于等效传输线法的屏蔽效能计算方法的研究
作者:和慧芬雷虹刘成
来源:《中国科技纵横》2013年第04期
【摘要】电磁兼容屏蔽技术的评价体系中,屏蔽效能是极其重要的一个环节。
本文以等效传输线法分析平板屏蔽体的屏蔽效能,同时讨论了金属屏蔽体在空间中电磁波的波阻抗。
给出了铜金属板在不同频率下的屏蔽效果。
【关键词】等效传输线屏蔽效能工程计算波阻抗
1 引言
电磁环境是我们生活的现今世界中已不能缺少的一部分,电磁兼容是近几十年来迅猛发展的一门新型的综合性学科。
电磁屏蔽就是对空间两个区域之间进行电磁隔离,以控制电磁场由一个区域对另一个区域的干扰与辐射。
用来表征电磁屏蔽设备部件和材料的电磁屏蔽性能的重要指标就是屏蔽效能。
计算屏蔽效能常用的分析方法有电磁场边界法和波动法[1][2]。
本文主要利用等效传输线法分析。
等效传输线法的原理是以平面电磁波通过无限大平板的传输过程为研究计算,通过计算得到电流及电压在传输线上传播过程的类比。
求解过程简单明了,物理意义清晰。
2 波阻抗
以平板屏蔽体为例,电磁波垂直入射到该阻挡金属平板层,一部分成为反射波,另一部分作为入射波穿透金属平板。
入射的空间磁场将会减弱。
场强如图1所示,由于是垂直入射的平面波。
故只需要考虑E和H分量[3]。
有孔矩形金属腔体屏蔽效能的估算
算 矩形 金属屏 蔽 腔体 的屏 蔽效 能 , 对经典 孔缝 电磁 耦合 模型 进行 了数 值仿 真 。 并
1 理 论 模 型 与原 理
பைடு நூலகம்通 常 所 说 的 屏 蔽 效 能 指 的 是 电 场 屏 蔽 效 能 , 定 义 为 其
7E一 2 1 ( / ) 7 s 0g E。 E。 () 1
式中:。 E 为无 屏 蔽体 时某点 的 电场强 度 ; E 是加 屏 蔽体 之 后 该 处 的 电场 强 度 。
通 过入 射 波 可 知 , 因此 , E
是 预估 屏 蔽 效 能 的关 键 。如 图 1 示 , 形 金 属屏 蔽 腔 体 的尺 寸 为 a ×h 在 其 一侧 面 上 开有 一 个矩 形 孔 所 矩 ×b , 缝 , 际应 用 中金属 腔体 上 的孔 缝都 是有 厚度 的 , 此模 型 中 , 实 在 孔缝 面 积 为 ×z厚 度 为 t , 。为 了分 析方 便 , 整 个模 型 , 即外部 电磁 干扰 能量通 过孔 缝耦 合进 入矩 形金 属腔体 的模 型被 划分 为 3个 区域 , 分别是 金属 腔体 内 的
矩 形 区域 I( <z ) 孔缝 所 占据 的矩形 区域 1( <z ) 以及 金属 屏蔽 体外 部 电磁干扰 能 量所 在 的 区域 一h <0 、 I O < , H (> £。如 图 2 示 , I ) 所 孔缝所 在平 面 z —t 近似 等 效 为无 限大 的导 电平 面 , 可 因此 区域 Ⅲ可被 视 为 半 自由空 间, 另外 区域 I和区域 Ⅱ可 等效 为两个 矩形 波导 , 中 区域 I可 看作 是 终 端短 路 的矩 形 波 导 。需要 说 明的是 , 其 在 一0 时 , 导截 面面积 记做 S , z 波 在 一0 时 , 导截 面面积 记做 S 波 。
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
基于扩展传输线法的异型腔电场屏蔽效能
基于扩展传输线法的异型腔电场屏蔽效能
范杰清;郝建红;柒培华
【期刊名称】《电工技术学报》
【年(卷),期】2014(029)005
【摘要】针对带有凸面结构屏蔽腔体的特点,采用扩展的传输线方法理论,建立了平面波照射下腔体屏蔽效能的等效电路模型,推导了近似计算解析式,并计算分析了凸面结构对电场屏蔽效能的影响.结果表明:凸面结构使得腔体第一谐振频率发生偏移.当信号频率高于腔体谐振频率时,凸面结构越高、跨度越大、距离开孔面越远对电场屏蔽效能影响也越大.分析结果与CST仿真结果进行了对比,证实本文采用的基于扩展传输线法的等效电路模型对问题研究的有效性.
【总页数】6页(P228-232,238)
【作者】范杰清;郝建红;柒培华
【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院北京 102206;华北电力大学电气与电子工程学院北京 102206;华北电力大学电气与电子工程学院北京 102206【正文语种】中文
【中图分类】TM135;TM155
【相关文献】
1.基于等效传输线法的屏蔽效能计算方法的研究 [J], 和慧芬;雷虹;刘成
2.基于传输线算法的圆柱型腔体屏蔽效能研究 [J], 毛世琦;刘雪松;
3.宽频带同轴传输线法远场屏蔽效能测试装置 [J], 周忠元;刘萌;蒋全兴
4.装有PCB有孔矩形腔屏蔽效能的传输线法分析 [J], 汪柳平;高攸纲;沈远茂;阮方鸣
5.带缝隙矩形腔的屏蔽效能传输线法修正及扩展分析 [J], 彭强;周东方;侯德亭;余道杰;胡涛;王利萍;夏蔚
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屏蔽效能宽带同轴线夹具的优化设计与测试
屏蔽效能宽带同轴线夹具的优化设计与测试
陈翔;陈永光;魏明;罗乐;胡小锋
【期刊名称】《电波科学学报》
【年(卷),期】2013(028)004
【摘要】为解决现有同轴线夹具测试设备无法满足材料电磁脉冲屏蔽效能时域测试的宽频带要求等问题,在对同轴内外导体尺寸和过渡段进行分析的基础上,使用粒子群优化算法结合电磁场数值分析软件对支撑介质进行了优化设计,研制了一种宽带同轴线夹具测试装置.实测结果表明:所研制的同轴线夹具装置,回波损耗在
6.4GHz以下小于-20 dB;将材料屏蔽效能的测试频段上限最低扩展到6.4 GHz的同时,还保证了低频下限可达直流;测试所需的材料试样更小,曲线更平滑.
【总页数】6页(P788-793)
【作者】陈翔;陈永光;魏明;罗乐;胡小锋
【作者单位】军械工程学院静电与电磁防护研究所,河北石家庄050003;军械工程学院静电与电磁防护研究所,河北石家庄050003;军械工程学院静电与电磁防护研究所,河北石家庄050003;解放军63893部队,河南洛阳471003;军械工程学院静电与电磁防护研究所,河北石家庄050003
【正文语种】中文
【中图分类】TM153
【相关文献】
1.织物屏蔽效能的法兰同轴法和屏蔽室法测试对比研究 [J], 肖红;唐章宏;施楣梧;王群
2.采用宽带同轴装置的材料屏蔽效能测试 [J], 崔明;魏明;陈翔;孙娇
3.针对国产小屏蔽体电磁屏蔽效能测试系统的主观验评实践 [J], 耿淑琴; 汪子锋; 闫实; 韩东
4.混响室法欠模状态屏蔽体屏蔽效能测试技术研究 [J], 彭光辉; 周忠元
5.电磁屏蔽室测试区屏蔽效能测试方法探讨 [J], 赵敏;常炜
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等
[ 9, 1 0]
, 数值方法计算思路 清 晰 , 能计算多种形状的
[ 1 1]
但运算量 较 大 且 不 能 清 晰 反 应 各 种 参 数 对 结 物体 , 果的影响 。 解 析 方 法 , 如传输线解析法 , 传输线 解析法概念清楚 , 将场的问题转换为电路问题 , 受限 的是只能计算箱体中心线上的屏蔽效能 。 但降低了 能清楚地显示出各种设计参数对结 计算的复杂度 , 果的影响 。 已有的传输线解析方法多是将箱体等效 为只有主模 ( 即T 传 播 的 矩 形 波 导, 而忽略高 E 1 0模 ) 次模的影响 。 这种假设将该方法的应用限定在频率 为 1GH 在宽频域问题 z以下的低频孔缝 耦 合 问 题 , 中将不适用 。 用扩展为可分 析 高 次 模 传 输 的 多 模 传 输 线 法 对有 孔 箱 体 的 屏 蔽 效 能 进 行 研 究 , 用等效传输线来 模拟 波 导 内 多 个 模 式 的 传 输 , 进而分析高次模影响 下箱体内不同 位 置 处 的 屏 蔽 效 能。该 方 法 将 屏 蔽 并 效能 的 传 输 线 解 析 公 式 的 应 用 扩 展 到 宽 频 范 围 , 分 析 了 1GH z以 下 不 同 位 置 处 高 次 模 的 影 响 。
有孔箱体屏蔽效能的多模传输线法分析
李永明1, 郑春旭1, 郝战铎2, 刘光明3
( 重庆 4 1.重庆大学 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室 , 0 0 0 4 4; 2.许继电源有限公司 ,河南 许昌 4 6 1 0 0 0; ) 辽宁蒲石河抽水蓄能有限公司 , 辽宁 丹东 1 3. 1 8 2 1 6
摘 要: 通过对有孔箱体屏蔽效能的传输线解 输的多模传输线模型 , 运用三维电磁场仿真软件 HF 进行了 S S h i h f r e u e n c s t r u c t u r e s i m u l a t o r g q y 有效性验证 。 应用得到的多 模 传 输 线 模 型 , 分 析 了 箱 体 内 不 同 位 置 处 高 次 模 对 屏 蔽 效 能 的 影 响。 计算结果表明 : 宽频域上 , 高次模对屏蔽效能的影响不可忽略 ; 在 1GH 越 靠 近 箱 体 的 开 孔, z以下 , 高次模影响越大 ; 在近孔处 , 高次模 会 引 起 某 些 频 段 上 屏 蔽 效 能 的 提 升 。 因 此 , 只有综合考虑多种 传输模式才能准确反应宽频域上和近孔处的屏蔽效能 。 关键词 : 传输线 ; 多模 ; 孔缝 ; 屏蔽效能 ; 箱体 TN 0 1 1 中图分类号 : 文献标志码 : A
2 8
重 庆 大 学 学 报 第 3 4卷 ( ) ( ) 表示的是与图 1 对应的传输线模型 。 b a 图 1 , 根据文献 [ 孔缝被等效为终端短路的共面传输 1 3] 线 。 共面传输线的特性阻抗为 Z o s。 孔缝阻抗为
] 5 7 8] - 、 量 法[ 传 输 线 矩 阵 法[ 和 矩 量 -有 限 元 混 合 法
L C x L C x x - - ω槡 ω槡 j j j β x 。 ( ) V( x)= A e e e 2 +B +K ( ) , 、 其中 β= β e e e x x+ x+ z z 是传播矢量 L C 分别 y β β
是单位长度 的 电 感 和 电 容 , 参 数 A, B, K 详见文献 [ ] 。 应用得到的 V ( 表达式计算孔中间处的感 1 3 x) / ) 。 应电压 Va V( l 2 p= 屏蔽箱体被等效为矩形波导 , 且只考虑主模 , 即 进一 T E 1 0 模式的传播 。 由 于 波 导 终 端 为 金 属 导 体 , 步将波导等效为终端 短 路 的 传 输 线 , 它有着和 T E 1 0 模式相同的特 性 阻 抗 Z 1 0和 传 输 常 数k 1 0。 由 于 箱 g g , 体材料为理想导体 , 负载阻抗 Z 观测点处的输 l =0 入阻抗为 [ 。 ( ) ZP Zg t a n k 3 p] 1 0 1 0 1 0 =j g ( ) 中的 传 输 线 模 型 , 可以得到等效传 b 根据图 1 输线的输入端电压为
Z a p =
/ 式中 k π λ。 0 =2
k l , 1 0 Zo t a n j s 2 2
( )
( ) 1
电压源 Va p是平 面 电 磁 波 照 射 在 等 效 共 面 传 输 在传输线上 ( 即孔缝上 ) 激励起来的感应电压 。 线上 , 通过在传输线公式中引入激励函数并应用边界条 件 得到孔上的电压表达式
] 1 4 - 、 以下研究方法 : 数值方法 , 如时域有限差分 法 [ 矩
收稿日期 : 2 0 1 1 0 4 2 0 - - );重庆市自然科学基金资助项目 ( ) 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 ( 5 0 8 7 7 0 8 1 C S T C 2 0 0 8 B B 2 3 1 1 ,男 ,重庆大学副教授 , ) 。 作者简介 : 李永明( 博士 ,主要从事电磁场数值仿真计算的研究 ,( 1 9 6 4 E a i l c l i m@ c u . e d u . c n -) -m q y q
A n a l s i s o f a m u l t i m o d e t r a n s m i s s i o n l i n e m o d e l o f y t h e s h i e l d i n e f f e c t i v e n e s s o f e n c l o s u r e s w i t h a e r t u r e s g p
1 传输线法的基本原理
一般情况下 , 大部分能量是由孔缝耦合进入箱 体的 , 而穿透箱体壁进入箱体内部的能量几乎很
1 1 2 3 , , L I Y o n m i n Z H E N G C h u n- x u H A O Z h a n- d u o L I U G u a n m i n g- g, g- g
( , 1. S t a t e K e L a b o r a t o r o f P o w e r T r a n s m i s s i o n E u i m e n t &S s t e m S e c u r i t a n d N e w T e c h n o l o y y q p y y g y , ; C h o n i n U n i v e r s i t C h o n i n 4 0 0 0 4 4, P. R. C h i n a g q g y g q g , , ; 2. X u i P o w e r C o . L t d . X u c h a n 4 6 1 0 0 0, H e n a n P. R. C h i n a j g , , ) 3. L i a o n i n P u s h i h e P u m e d S t o r a e C o . L t d . D a n d o n 1 1 8 2 1 6, L i a o n i n P. R. C h i n a g p g g g : A b s t r a c t T h e e u i v a l e n t t r a n s m i s s i o n l i n e m e t h o d i s e x t e n d e d t o m u l t i t r a n s v e r s e e l e c t r i c m o d e s o f c a v i t w h i c h - q y , a r e i n t r o d u c e d b a e r t u r e c o u l i n n d i t i s u s e d t o a n a l z e t h e s h i e l d i n e f f e c t i v e n e s s o f r e c t a n u l a r e n c l o s u r e s y p p g a y g g w i t h a e r t u r e s .T h e m u l t i m o d e t r a n s m i s s i o n l i n e m e t h o d i s v e r i f i e d b H F S S( H i h F r e u e n c S t r u c t u r e p y g q y ) S i m u l a t o r. T h e r e s u l t s s h o w t h a t h i h e r o r d e r m o d e i s e s s e n t i a l t o o b t a i n a n a c c u r a t e s h i e l d i n e f f e c t i v e n e s s o f - g g , , e n c l o s u r e o n w i d e f r e u e n c d o m a i n . B e l o w t h e f r e u e n c o f 1GH z n e a r e r t o t h e s l o t t h e i m a c t o f r e c t a n u l a r q y q y p g h i h e r o r d e r m o d e o n t h e s h i e l d i n e f f e c t i v e n e s s i s i n t h e m e a r t h e s l o t . H i h e r o r d e r m o d e l e a d s t o a r e a t e r l a c e - - g g g g p b e t t e r s h i e l d i n e f f e c t i v e n e s s . g : ;m ; ; ; K e w o r d s t r a n s m i s s i o n l i n e u l t i m o d e a e r t u r e s s h i e l d i n e f f e c t i v e n e s s e n c l o s u r e s p g y 连接线出入的需要 , 电子设备的 为了满足散热 、 金属屏蔽外壳 上 一 般 要 有 开 孔 , 这些开孔破坏了屏 蔽箱体的完整性 , 降低了箱体的屏蔽作用 。 因此 , 如 何有效地评估有孔箱体的屏蔽效能具有重要理论 和 现实意义 。 对于 箱 体 的 孔 缝 耦 合 问 题 , 目前主要有