腔體結(jié)構(gòu)電磁屏蔽特性解析計(jì)算方法研究.pdf

1、面對日益復(fù)雜的電磁環(huán)境，電子電氣產(chǎn)品的電磁兼容變得越來越重要。電磁屏蔽作為電磁兼容的重要手段，不可避免成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。為快速、準(zhǔn)確計(jì)算腔體結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽特性，本文對開孔屏蔽腔屏蔽效能、開孔屏蔽腔內(nèi)傳輸線負(fù)載電磁干擾以及開孔屏蔽腔內(nèi)電磁諧振的計(jì)算與預(yù)測方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究，以為腔體結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。具體研究內(nèi)容包括以下四個(gè)部分：
　?。?）Robinson解析算法的修正與擴(kuò)展研究
　　由于Robinson算法

2、在電小孔和較大孔情況下存在較大誤差，基于傳輸線矩陣（transmission line matrix, TLM）法，修正了孔腔耦合因子，推導(dǎo)出一種在電小孔和較大孔情況下具有較高精度的Robinson修正算法。針對Robinson算法只能處理中心孔和中線上 TE10模傳播的不足，基于導(dǎo)行波理論，引入電壓響應(yīng)的分量形式以及包含高次模影響的開孔位置系數(shù)，推導(dǎo)出一種能夠準(zhǔn)確預(yù)測任意位置開孔屏蔽腔內(nèi)任意點(diǎn)屏蔽效能和高階諧振的 Robinson擴(kuò)展

3、算法。最后利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與TLM法對兩種新的解析算法進(jìn)行了驗(yàn)證。
　?。?）開孔非連續(xù)屏蔽腔屏蔽效能的解析算法研究
　　為分析具有階梯、開孔金屬隔板以及帶金屬外殼設(shè)備等非連續(xù)結(jié)構(gòu)的開孔屏蔽腔的屏蔽效能，首先基于波導(dǎo)理論和等效電路原理，建立屏蔽腔的等效電路，然后基于微波電路理論，推導(dǎo)開孔以及腔內(nèi)非連續(xù)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的等效電路的散射矩陣，最后基于傳輸線網(wǎng)絡(luò) BLT（Baum-Liu-Tesche）矩陣方程，推導(dǎo)出一種能夠快速預(yù)測開孔非連

4、續(xù)屏蔽腔屏蔽效能的解析計(jì)算方法，并基于該算法和TLM法分析了非連續(xù)結(jié)構(gòu)對腔體屏蔽效能以及電磁諧振的影響。
　　（3）開孔屏蔽腔內(nèi)傳輸線負(fù)載電磁干擾的解析算法研究
　　外界電磁場通過開孔與腔內(nèi)線纜的耦合問題比較復(fù)雜，分析難度大。針對這一問題，基于電磁拓?fù)洌╡lectromagnetic topology, EMT）理論，將耦合問題分解為兩個(gè)獨(dú)立的子問題：孔腔耦合問題和場線耦合問題，然后利用等效電路法求解孔腔耦合問題中的耦合電場

5、，再利用求得的耦合電場與Agrawal形式的場線耦合BLT方程求解傳輸線負(fù)載所受的電磁干擾，最終推導(dǎo)出一種能快速計(jì)算開孔屏蔽腔內(nèi)傳輸線負(fù)載所受電磁干擾的解析算法。
　?。?）開孔屏蔽腔電磁諧振模式的預(yù)測方法研究
　　開孔屏蔽腔的電磁諧振特性受孔縫參數(shù)和孔腔耦合作用的影響。首先利用TLM法和等效電路法分析開孔尺寸對屏蔽腔電磁諧振的影響規(guī)律；然后針對電小孔，基于波導(dǎo)激勵原理，推導(dǎo)屏蔽腔內(nèi)被激勵諧振模式與開孔位置的對應(yīng)關(guān)系，并進(jìn)一

6、步擴(kuò)展到孔陣情況；最后，基于前兩點(diǎn)研究的結(jié)論，提出一種基于孔位置與分布的屏蔽腔諧振模式快速預(yù)測方法。在TLM仿真與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證基礎(chǔ)上，給出了一些可用于指導(dǎo)開孔屏蔽腔設(shè)計(jì)的結(jié)論。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：
　?。?）預(yù)測開孔屏蔽腔屏蔽效能的解析計(jì)算方法的提出
　　提出的Robinson修正算法修正了Robinson原算法中的孔腔耦合因子，極大地提高了原算法對電小孔和較大孔情況的計(jì)算精度。提出的Robin

7、son擴(kuò)展算法能夠準(zhǔn)確預(yù)測任意位置開孔屏蔽腔內(nèi)，任意點(diǎn)的屏蔽效能以及包括 TMmn0在內(nèi)的高階諧振，極大地?cái)U(kuò)展了Robinson原算法的應(yīng)用范圍。提出的快速預(yù)測具有階梯、內(nèi)部金屬隔板或帶金屬外殼設(shè)備等非連續(xù)結(jié)構(gòu)開孔屏蔽腔屏蔽效能的解析算法，擴(kuò)展了解析算法的分析范圍，比傳統(tǒng)的等效電路模型更易于計(jì)算機(jī)的建模和求解。
　?。?）屏蔽腔內(nèi)傳輸線負(fù)載所受電磁干擾的解析算法的提出
　　該解析算法利用等效電路法計(jì)算外界平面波通過開孔耦合進(jìn)

8、屏蔽腔內(nèi)的電場分布，具有不錯(cuò)的計(jì)算精度，相比于其他數(shù)值法或者半解析法，該算法具有更高的計(jì)算效率。此外，該算法還可用于任意入射與極化平面波輻照下，任意位置開孔屏蔽腔內(nèi)任意點(diǎn)處的屏蔽效能計(jì)算。
　　（3）基于孔位置與分布的屏蔽腔諧振模式快速預(yù)測方法的提出
　　該預(yù)測方法給出了電小孔的位置或分布與屏蔽腔內(nèi)被激勵諧振模式的對應(yīng)關(guān)系，只需根據(jù)二者的對應(yīng)關(guān)系就可以快速獲得腔內(nèi)被激勵的諧振模式，因此，通過對電小孔位置或分布的設(shè)計(jì)可以輕易地