培训一：屏蔽效能仿真分析实例

这里我们将向您展示如何使用 MicroStripes 来评估一个电子设备的屏蔽效能。

该设备为一台2U的铝制机箱，其前面板有很多用来通风散热的缝，远端后面板有一块规则的通风板。

盖板和基座之间的缝隙会降低系统的屏蔽效能。

模型是通过CAD模型导入并对其做了简化，在模型中加入精简模型的缝隙来加速仿真计算。

创建一个新的项目，并导入CAD模型文件 2UChassis.sat 。

在主窗口中双击该模型，在Build 窗口中打开。

在原始的CAD 模型中，基座等部分都是使用实体建模的，为了方便使用精简模型，需要将这些部分转换成二维的形式。

点击图标打开Extract copy窗口，使用enclosure作为名字，然后点击Pick face按钮，用鼠标点击物体EncTopandSides的顶部，该操作将会抽取这个面出来作为一个新的二维物体存在。

点击显示物体控制功能图标，隐藏除enclosure以外的所有物体，关闭窗口。

点击复制命令图标，将enclosure 在矢量方向Y = -3.5上面复制一个（如下图那样操作），
一个新的面将在原来的那个面下面产生，关闭复制命令窗口。

点击直线扫描命令图标，并选取enclosure的一条长边，将其沿着矢量Y = -3.5 扫描，见下图，这个操作将创建机箱的一个侧壁。

对enclosure的另外两条边（不包括前面板）执行同样的操作，关闭直线扫描窗口。

此时的设备外壳已经具有五个面，缺失前面板，随后我们再来处理前面板。

点击布尔运算图标，选择enclosure作为被操作物体（Workpiece），操作符（Operation）选为相加（Unite），然后使用Control键同时选中物体enclosure1、sheet、 sheet_1和sheet_2作为操作物体，不用选中Keep too l，点击Apply按钮然后关闭该窗口。

现在设备外壳的5个面被合并在一起了，名为enclosure。

点击物体显示控制图标，显示物体EncFront，关闭窗口。

前面板上的水平缝隙的宽度比较大，可以比较容易地被划分网格，所以我们将保留前面板的模型不做处理。

点击布尔运算图标，将物体enclosure和EncFront相加，同时不要选择Keep tool，点击Apply 按钮然后点击Close按钮关闭窗口。

此时，前面板就被加入到设备外壳enclosure中去了，这点可以从模型颜色的变化来判断。

点击图标，显示EncRear物体，隐藏其他物体，关闭窗口。

点击测量工具图标，使用取点（Pick Vertex）按钮来确定通风板对角间的坐标范围，通风区域外边尺寸约为：
X 范围从 -1.4 到 8 英寸
Y 范围从 -1 到 1.4 英寸
进一步测量方孔的边长和面板的厚度，您得到的尺寸应该是孔边长0.2英寸，板厚0.0625 英寸。

右键点击物体 EncRear ，在右键菜单中选择隐藏物体。

点击图标，显示物体 enclosure。

点击通风板工具图标，然后点击Create按钮。

点击Pick face按钮，用鼠标选取物体enclosure的应该包含通风板的面。

然后按照下面的数据设置通风板的属性：
Shape: Square
Width of square: 0.2
Depth of holes: 0.0625
Coverage: 0.7
1st corner point X = -1.4, Y = -1
2nd corner point X = 8.2, Y = 1.4
点击OK按钮关闭Modify Vent窗口，然后也关闭Vents窗口。

下面，我们将在模型中的设备外壳顶盖和基座之间添加精简的缝隙模型，以模拟这些缝隙导致的电磁泄漏。

使用视图控制的模式，将模型旋转到能很容易看到X方向的的面，如下图所示。

点击缝隙创建图标，并点击Create按钮，将缝隙类型Type选定为搭接Seam。

点击Pick face按钮，并使用鼠标选定X方向的这个面，然后依次输入下面的属性参数：
Gap: 0.01
Overlap: 0.4
Relative Permittivity: 1
Conductivity: 0
Point Y = -1.5, Z = -13.0
Point Y = -1.5, Z = -3.0
这样我们就创建了一条10英寸的搭接缝隙，其位置为从壳体的一角延伸到面板中部，这里我们假设顶盖和基座在角和面板中部是电连接的。

点击OK按钮关闭Modify Slot窗口。

在Slots窗口下，点击Copy按钮，将seam在Z = 12.0的方位上复制一次。

这样可以很容易的得到高X坐标面上的第二条搭接缝隙。

重复同样的操作，在低X坐标面上创建另外2条搭接（最终在两个面上各有两条搭接缝隙）。

在完成整个模型之前，我们还需要在设备壳体内添加一个单极子天线作为辐射源。

点击
进行模式切换，切换到边框显示模式，这样您就可以清楚地看到模型内部的结构。

点击矩形二维面创建图标，创建一个具有如下尺寸数据的二维平面：
Name: gnd
Centre point: X = 0.0, Y = -1.0, Z = 0.0
Normal: +Y
Width: Z = 5, X = 5
接着点击线缆创建工具图标，创建一个具有如下数据的线缆：
Name: source
Point: X = 0.0, Y = -1.0, Z = 0.0
Point X = 0.0, Y= 1.0, Z= 0.0
现在整个模型就完成了，下面准备将一些电磁属性赋予该模型。

点击初始化的模型参数设定图标，并填入下列参数数据：
DataID: 2U Chassis
Units: inch
Minimum Frequency: 100 MHz
Maximum Frequency: 1 GHz
Duration: 2e-007 Time (Seconds)
Residual energy: -60dB
点击OK按钮，保存并关闭该设定窗口。

下面来设定材料属性，点击材料设定按钮，将铝（Al）赋予物体enclosure，铜（Cu）赋予物体gnd，关闭材料设定窗口。

点击网格划分定义图标，设定计算区域在各方向上的扩展为 30% ，如下图。

将Cell size wanted Minimum栏内最小网格的设定由Maximum/10 改为Maximum/15。

这将允许软件使用更小的网格来识别前面板上比较粗大的缝隙。

点击Close按钮，关闭网格划分定义窗口。

点击结果输出设定图标，插入以下坐标规定的四个观测点，同时确认每个点上所观测的量均为Ex，Ey和Ez。

Point 1: X = 0.0, Y = 0.0, Z = -118.0;
Comment “-z”
Point 2: X = 0.0, Y = 0.0, Z = +118.0;
Comment “+z”
Point 3: X = -118.0, Y = 0.0, Z = 0.0;
Comment “-x”
Point 4: X = +118.0, Y = 0.0, Z =0.0;
Comment “+x”
这样就可以在距离物体中心点3米外的四个方向上监测到辐射电场的大小分别为多大。

仍然在Outputs窗口中，点击Regions (Frequency)属性页，确认选中了Transformed fields和Broadband emission项，点击Edit frequency range 按钮，输入下面的参数：
Minimum Frequency: 100 MHz
Maximum Frequency: 1 GHz
Number of steps: 90
这些设置将会在设备壳体周围生成一系列的柱状扫描图，并记录这些柱状扫描图上的电场峰值。

点击Close按钮，关闭输出设置窗口。

点击线缆属性设定图标，在线缆半径设定中输入0.01 （英寸）作为线缆的半径。

在线缆的顶
点0上面设定一个1V 的电压源和50 Ohm 的负载，如下图。

点击Close按钮，关闭线缆属性设定窗口。

现在可以进行仿真计算了，点击网格离散图标开始离散模型并随后进行计算。

开始会有一个警告窗口弹出，意为有些物体没有被赋予材料，不用理会该信息，点击Yes按钮继续。

在这个模型求解的过程中，我们再来创建一个计算屏蔽效能所需要的参考模型。

在 Build窗口中，从File菜单中选中Save As命令，并输入 2UChassisRef作为文件名另存该模型。

点击删除图标，从列表中删除除了 gnd和 source之外的所有物体。

点击图标开始网格离散并进行求解。

下面将会解释如何计算并显示该设备外壳的屏蔽效能。

当所有仿真计算都结束后，在MicroStripes主窗口中找到Window 菜单，选中 Close All关闭所有弹出窗口。

点击项目参数设定图标，并选择Fourier Transform属性页。

确认选中Hanning 窗函数、dB relative to: Unit magnitude 和Invert dB scale三项。

双击项目2UChassis和项目2UChassisRef的Frequency Domain，软件将重新计算这两个项目的傅立叶变换。

在MicroStripes主窗口中，从Window菜单选择 Close All关闭所有弹出窗口。

然后双击项目2UChassisRef 的Frequency Domain 目录显示参考数据。

将项目2UChassis 的 Frequency Domain目录用鼠标拖拽到现有的项目2UChassisRef 的图中，在视图控制选项窗口中选中第一行的 2UChassisRef结果，并选中列表下面的Normalize，然后再选中2UChassis项目中的第一行数据，就可以直观地显示出屏蔽效能（从Z轴读数）曲线。

用同样的
方式可以得到不同方向上的屏蔽效能。

下面将显示壳体的峰值辐射数据绘图。

点击图标并选择Near Field Cylinder Scan属性页，确认选中Calculate near field on cylindrical surfaces项。

设定圆柱轴（Cylinder axis）为y，Front axis为z，Base centre为(0, 0, 0)，Radius为 3m ，
Height为 3m。

双击项目2UChassis的Transformed Fields结果目录，则在Broadband Emissions输出设定中设定的频点上的柱面扫描结果可以都被计算并显示出来。

当计算结束后点击主窗口中的Files属性页（如下图），并双击文件2UServer.esf.peak，选中显示max (E-vertical)和max (E-horizontal) components两项，请注意：在770 MHz出现辐射峰值、主极
化为垂直极化分量。

点击Projects属性页并双击项目2UChassis的Transformed Fields目录下的Frequency 770 MHz，软件将会显示这个频点下的柱面扫描图。

可以看到最大辐射在0度的方向，也就是+Z方向，这就说明前面板上的缝隙在这个频率上存在
比较明显的辐射。

请继续双击打开其他频率点上的柱面扫描图，您可以清楚的看到前面板上的缝隙是限制壳体屏
蔽效能的主要因素。