带孔阵屏蔽腔电磁屏蔽特性的时域有限元分析

为了分析带孔阵屏蔽腔的电磁屏蔽性能,使用变分法推导了适用于内部辐射源情况下屏蔽腔屏蔽分析的时域有限元算法,并将集总电阻加入到时域有限元代码中用于消耗系统的能量和加快其衰减速度。计算了系统的传输功率以及3 m远处的电场值,并和测试结果及商业软件仿真结果进行了对比,结果吻合良好。基于频域结果分析了屏蔽腔不同谐振模式和工作频率对其屏蔽性能的影响。最后,将损耗材料加入屏蔽腔中降低其品质因数和谐振效应,时域有限元算法证明了该方法的有效性。

无限长圆柱屏蔽腔内部磁场的模拟与仿真

采用变分有限元法与软件Ansoft12.0分析研究无限长圆柱屏蔽腔的内部磁场。通过实例,给出变分有限元法的一般解算流程及针对实例的仿真结果。将仿真结果与解析精确解进行对比分析。结果表明,应用有限元法得到的数值解能与解析解基本吻合,对进一步分析不同形状屏蔽腔的内部磁场特性具有参考意义。

开孔屏蔽腔内传输线负载所受电磁干扰的解析算法

外界电磁场通过孔缝耦合进入屏蔽腔,并经由线缆对腔内电子设备造成干扰,这是电磁兼容中需要考虑的重要问题,而数值法分析此类尺寸跨度大的电磁问题效率过低。基于电磁拓扑和等效电路法,提出一种快速计算外界平面波辐照下开孔屏蔽腔内传输线负载所受电磁干扰的解析算法。首先利用电磁拓扑将整个耦合问题分解为两个独立的子问题:外界平面波辐照下开孔空腔内的耦合场问题与耦合场辐照下孤立传输线的响应问题,然后提出基于等效电路法求解空腔内耦合电场的计算方法,最后利用场线耦合BLT方程求解耦合电场对孤立传输线负载造成的电磁干扰。经CST仿真验证,该解析算法能有效计算任意位置开(多)孔屏蔽腔内任意放置传输线负载所受的电磁干扰。相比于数值法,该解析算法不仅花费更少的计算时间与资源,且能用于参数影响规律的研究。

双层加载电路板屏蔽腔屏蔽效能研究

为了提高设备中电子元件抵御来自外界和内部其他元件的电磁干扰,根据传输线理论,将双层加载电路板屏蔽腔体模型转换为电路图,利用电路图推导出腔体中心屏蔽效能的等效公式。利用Matlab生成传输线法屏蔽效能曲线,并通过仿真软件CST建模仿真,仿真结果与Matlab输出曲线良好吻合,验证了公式的正确性。运用CST研究了一些因素如电路板大小、数量、放置方式以及距孔缝的距离对屏蔽效能的影响。为了更加贴合实际,采用加载集成运算放大电路的印制电路板来研究腔体屏蔽效能以及腔体对电路板功能的影响,最后提出了一些提高屏蔽效能的方法。

一种基于L波段混频组件电磁屏蔽腔的设计

采用屏蔽腔的方法解决L波段混频组件的电磁兼容问题,通过HFSS软件计算分析优化屏蔽腔的连接结构,对连接结构的分析找到一种适用于L波段的电磁屏蔽腔外壳设计。最终根据此设计加工出用于L波段混频组件的带电磁屏蔽腔的组件外壳,经过电路的装配与封装测试达到了解决组件电磁兼容问题的目的。

孔缝尺寸参数对腔体的5G屏蔽效能影响规律研究

为保证换流站5G设备屏蔽腔体的屏蔽性能,明确腔体孔缝数量及尺寸对其屏蔽效能的影响规律,在HFSS仿真环境下,构建了屏蔽腔体的电磁屏蔽效能分析模型,分析了5G微带贴片天线电磁辐射的空间分布特征;然后,分析了腔体孔缝高度对屏蔽效能的影响,发现不同孔缝直径下屏蔽效能均随孔缝高度的增加而呈增强趋势,电磁辐射强度由0.5 mm高度下的24.81 dB降低为2.0 mm高度下的16.29 dB,同时分析发现屏蔽效能随孔缝直径的增加呈现下降趋势,最大辐射强度由1.0 mm直径的-15.13 dB增长至7.0 mm直径的49.87 dB;最后,在孔缝面积占比一定的情况下,发现随着孔缝数量的增多和孔缝直径的减小,屏蔽腔体的屏蔽效能是不断提高的。

巨腔系统中的光子屏蔽

随着巨原子研究的展开,量子干涉效应的应用逐步广泛.基于量子干涉效应,利用海森伯-郎之万方程,研究了巨腔与波导耦合系统的相位调控,打破了传统小原子与波导耦合体系中偶极近似的限制.研究表明,通过给系统外加一对相位差为?的驱动,在三腔系统中,当系统达到稳态时,腔阵列波导的中间腔与单模巨腔内的光子数可以实现双向屏蔽.将研究拓展至多腔系统中时,可在不同条件下分别实现巨腔与耦合腔阵列波导的单向和双向屏蔽.基于量子干涉效应的光子调控,该系统可以实现腔的光子数为0,希望在量子器件设计和量子信息处理等领域实现新应用.

开缝矩形腔屏蔽特性的研究

该文计算了在矩形腔上开有单缝时，缝长变化对所激励的屏蔽腔中最低模式的幅度和频率特性的影响。同时，采用时域一频域联合分析的方法，对屏蔽腔内观察点时域波形进行了分析，得到了不同频率分量在时域上的变化特性，以及缝长变化对它们的影响。

复杂矩形腔屏蔽效能分析

提高武器系统和设备对电磁脉冲的防护能力意义重大,而屏蔽技术则是防护电磁干扰的主要手段。介绍了屏蔽原理,建立了双层和带有分仓的孔缝矩形屏蔽腔的物理模型,使用有限元软件仿真计算了其屏蔽效能和腔体的谐振频率。结果表明:与单层屏蔽腔相比,双层屏蔽腔有着更高的屏蔽效能;分仓可以提高其内部空间的屏蔽效能。这对屏蔽体的设计和提高设备对电磁脉冲的防护能力具有一定的理论价值和实际意义。

孔缝矩形腔屏蔽效能仿真分析

介绍了屏蔽原理,建立了孔缝矩形腔和印刷电路板的物理模型,使用有限元软件仿真分析了孔缝和印刷电路板对矩形腔的屏蔽效能以及谐振频率的影响。对电子产品的设计、电子产品电磁兼容的预测具有重要的理论价值和应用价值。

平面波照射下屏蔽腔内滤波器的分析

电磁波会通过屏蔽腔上的孔缝耦合到腔内并在电路板上激励起干扰电压,影响电子器件的正常工作。该文采用时域数值仿真,计算了一个微带线耦合滤波器分别在自由空间和屏蔽腔内时,在平面波的照射下端口电压响应,并通过Fourier变换得到频域响应。计算了不同入射电场方向、滤波器在屏蔽腔内的不同摆放位置对端口电压的影响,得到了各种情况下端口电压随频率的变化曲线。结果表明,放置在屏蔽腔中时,受屏蔽腔谐振特性的影响,滤波器的散射参数会变差,端口电压的频率响应也由自由空间的连续分布变为分立的谐振峰。在放置电路板时应尽量避免使滤波器的走线方向和开缝的方向垂直,同时还要考虑不同位置对端口电压的影响。

屏蔽盖腔间屏蔽效能的影响因素

提出了一种针对扁平屏蔽腔的屏蔽效能测试方法,并研究了腔间开孔大小、螺钉间距和点胶与否三个因素对屏蔽效能的影响。结果表明:屏蔽盖腔间开孔是导致屏蔽效能下降的最大因素;随着螺钉间距加密屏蔽效能显著提升;要获得大于70 d B的腔间屏蔽效能,推荐采用隔筋点胶。

囊壁切除加囊腔屏蔽术治疗颅内蛛网膜囊肿

目的探讨颅内蛛网膜囊肿的有效手术方法。方法6例颅内蛛网膜囊肿术前均经CT和MRI检查确诊,并进行显微镜下囊肿大部切除加囊腔屏蔽术。结果6例病人中有1例术后24h内发生急性脑肿胀,并出现癫痫发作,经脱水及抗癫痫等对症治疗后症状消失,半年后复查头颅CT囊肿消失。结论显微镜下囊壁大部切除并囊腔屏蔽术是治疗颅内蛛网膜囊肿一种新的手术方法,因病例少,需在今后的工作中积累病例并对此手术方法的可行性进行进一步探讨。

半空间上方金属腔时域屏蔽效能的计算及分析

针对复杂半空间格林函数难以计算的问题,提出一种改进的半空间时域有限差分(FDTD)方法,实现有耗半空间上方细缝金属腔的时域屏蔽效能的高效计算和分析。首先,采用广义传播矩阵法计算半空间复反射系数,再结合傅里叶变换得到半空间时域反射回波。其次,将直接入射波和半空间反射波共同引入到FDTD计算区域,半空间的影响通过反射波体现,从而回避计算形式复杂的半空间格林函数,实现金属腔内部观察点的耦合场及时域屏蔽效能的快速计算。与传统半空间FDTD方法相比,计算方法的误差在0.5%以内,而计算效率提升52%,证明了计算方法的正确性及有效性。结果表明,由于半空间的反射效应,细缝腔体内部观察点的场强增大,时域屏蔽效能显著下降。计算方法可用于半空间背景下腔体时域屏蔽效能的快速分析,从而为电子系统电磁耦合效应的评估提供参考。

基于时域不连续伽辽金算法的时域屏蔽效能分析

[目的]为精确分析金属屏蔽腔的时域屏蔽效能,提出一种基于局部时间步进技术和并行技术的时域不连续伽辽金(DGTD)算法。[方法]利用DGTD算法,对金属屏蔽腔进行全波电磁仿真,进而计算时域屏蔽效能(TDSE);利用局部时间步进(LTS)技术增大时间步长,然后结合并行技术显著缩短计算时间;分析金属屏蔽腔的孔径尺寸、腔体厚度、阵列孔间距等设计参数对时域屏蔽效能的影响。[结果]数值算例结果显示,所提方法正确、有效。[结论]所提方法为电磁屏蔽问题的仿真提供了一种有效的工具,对金属屏蔽腔的设计具有一定的指导意义。

开缝腔体场强增强效应抑制方法研究

开缝屏蔽腔体不能完全阻断能量耦合,导致在腔内局部区域、特定频点附近形成场强增强效应,对敏感器件或线路构成威胁。以分析腔内场强增强效应及研究抑制方法为出发点,建立3种开缝腔体数值模型,提出并验证腔体涂覆吸波材料、内置吸波柱、内置双层PCB板等谐振抑制方法的有效性。结果表明:在3种腔体模型内表面涂覆吸波材料均能有效抑制场强增强效应,并且涂覆磁损耗型吸波材料效果最好;随着涂覆厚度的增加,谐振抑制效果也增强;腔体中心放置吸波柱,应使用电损耗型吸波材料。腔体内置PCB板既能实现对电子器件和线路的承载功能,还可整体大幅度提升腔体屏蔽效能,对谐振效应的抑制体现在迫使腔体主谐振点偏移,结合使用吸波材料,高阶第2谐振点处谐振抑制效果也明显改善。

孔缝腔体内传输线负载上最大感应电流的研究

应用多端口网络理论,把孔缝屏蔽腔和腔内传输线一起等效成多天线系统,基于天线的互易定理,提出了快速预测孔缝屏蔽腔内多导体传输线负载上的最大感应电流的方法.由于避免了孔缝屏蔽腔内传输线负载上感应电流的直接全波分析,计算效率显著提高.文中计算了矩形屏蔽机箱上开孔尺寸与形状、机箱大小、传输线在机箱内位置等参数改变下屏蔽机箱内传输线负载上的最大感应电流响应.与直接全波仿真结果比较,验证了方法的有效性.

电磁脉冲与开孔腔内PCB板级MSL间的耦合研究

因PCB上微带线(MSL)与外界电磁能量耦合而生成感应电流(Current),会对敏感器件造成耦合伤害。而目前对此研究的关注度不够,故以带拐角MSL的PCB板内置于开孔屏蔽腔为研究对象,以Current计算为主要切入点,进行多参数耦合特性计算。先建立相应数值模型并验证建模方法有效性后,外置平面波激励源,利用有限元法考察不同计算位置、有无屏蔽腔、MSL夹角大小及拐角补偿等参数变化对电流的影响。结果表明:直MSL上不同计算位置对Current影响不大,其数值都要比MSL弯折时要大,两者差值随频率增加而逐渐减小;谐振点处腔体抑制效果会被弱化甚至完全失效;MSL与电场E平行放置时,迹线需布成短线,MSL与电场E垂直放置时,迹线可布成长线;MSL宽度增加,电流数值会增加但趋势减缓。拐角补偿方法对提高信号完整性(SI)有效,但对降低电磁耦合作用有限。不会影响谐振点出现位置是上述多参数研究的共性结果。

含贯通线及PCB板开孔腔体的电磁耦合研究

外界能量通过贯通线进入开孔屏蔽体,与PCB上MSL耦合而生成感应电流(Current),加剧了对敏感器件的耦合伤害。故建立含贯通线及PCB板开孔屏蔽腔模型,进行多角度耦合特性计算。在建模有效性验证后,利用有限元法探讨平面波激励下PCB不同模型、MSL上不同端接电阻、贯通线半径、贯通线与腔体壁相接及多贯通线等参数变化对Current的影响规律。结果表明:双介质模型的使用更接近实际PCB结构对场的影响;两端接电阻取值相差不大条件下,可不考虑与MSL的阻抗匹配,取值也可不相等;Current数值随贯通线半径的增加而增加;贯通线与腔体壁不同表面相接对应Current幅值要远高于非接触的情况,并会激出新的谐振点。多根贯通线及线间距改变时Current幅值都要高于单线的情况,尤以第一谐振之前更为明显,多线存在不会影响谐振点出现位置。

微带线电路板端口对入射电磁波的电压响应

在考虑电磁波与电子设备的耦合时,屏蔽腔中电路板端口对入射电磁波的电压响应是一个重要的参数。分别计算了微带线电路板端口在自由空间和在屏蔽腔内这两种不同情况下的电压响应,以及屏蔽腔内耦合系数的变化。对所得结果进行了比较分析,结果表明,在自由空间时,响应电压频谱为连续的变化,而在屏蔽腔内时,只有在本征模的频率处才会激励起端口电压,频谱分布变为分立的。当屏蔽腔上开有窄缝时,窄缝方向和入射场极化方向对激励起来的端口电压都有影响,而电场极化方向和微带线方向之间的关系,是决定端口激励电压大小的关键因素。