带孔缝矩形金属腔体屏蔽效能研究

针对带孔缝矩形金属腔体在电磁辐射下的屏蔽效能问题,利用基于时域有限积分法的电磁仿真软件CST,建立了平面波辐照条件下含孔缝金属腔体的耦合模型,重点研究了电场极化方向,腔体材料,矩形孔缝的长度、宽度和深度,孔缝填充介质介电常数及其厚度等参数对屏蔽效能的影响规律。研究结果表明:典型金属材料对屏蔽效能的影响差别不大,垂直于电场极化方向的孔缝边长更能影响腔体的屏蔽效能,孔缝尺寸会影响矩形金属腔体的谐振点,孔缝深度能够通过衰减入射波在一定程度上影响屏蔽效能,孔缝填充介质会降低屏蔽效能,介质厚度及其介电常数会影响屏蔽效能峰值点。研究结果对金属腔体的电磁兼容设计有一定的指导意义。

矩形金属机壳孔缝电磁耦合特性研究

针对矩形金属机壳上孔缝在高功率电磁环境下的电磁耦合问题,提出了一种使用模式匹配法和基于矩量法求解的混合位积分方程来分析孔缝电磁耦合特性的全波混合算法.该算法考虑了高次模、孔缝形状、孔缝厚度以及入射波极化方向等因素对电磁耦合特性的影响.通过将数值仿真结果与经典孔缝电磁耦合模型的测试结果进行对比,验证了该算法具有较高的准确性,与经典的时域有限差分法相比,该算法具有很高的计算效率.研究结果表明:有孔金属机壳在外界强电磁辐射条件下具有明显的谐振效应,在谐振频率点,耦合进入机壳的电场将大大增强,且孔缝附近以及机壳中心的耦合电场峰值要高于其他位置的耦合电场峰值;随着机壳表面上孔缝厚度的增加,耦合进入其内部的电场也在减弱;当机壳上的孔缝为矩形且入射波的电场极化方向平行于矩形缝隙的短边时,对应于该极化方向的孔缝电场耦合强度是所有极化方向中最强的.

开有不同矩形孔缝的电大腔中场分布的统计分析

本文研究外部电磁波入射下开孔电大金属腔中的电磁场环境特征.由于电大尺寸带来的巨大计算代价和高频响应敏感性问题,很难通过由全波分析得到的特定条件下的场分布确定性解来评估腔内场环境的普遍规律.因此,本文研究了当矩形腔体上开有不同尺寸矩形孔缝时,腔体内部电场分布的统计规律,并且给出了可对开孔腔体内部电场均值、标准差以及电场值概率密度分布进行快速评估的图表.此外,还发现开孔腔体内电场各个分量概率密度函数与理想混响室中对应量的概率密度函数具有极高的相似性.上述统计规律可作为开孔电大腔体在设计阶段有效的参考依据,并可为相关的电磁兼容分析提供重要的指导.

关于双层带孔缝腔体的屏蔽效能研究

基于现代生活中抗电磁干扰的重要性,给出了完善的求解双层带孔缝矩形腔体在平面电磁波照射下的屏蔽效能的建模过程.在建模中考虑了电磁波的入射角和极化角,并把电磁波作用在腔体外层孔缝上所产生的散射电压作为辐射源.把孔缝建模成不对称的共面带状线,把矩形腔体建模为一端完全开放、另一端完全封闭的矩形波导,并应用传输线理论推导出腔体内任意点的屏蔽效能.相对于以往模型而言,在建模的完整性、计算速度,以及屏蔽效能的提高上均有所改善,为工程实践提供了很好的理论参考.

PWB方法在矩形开孔电大腔中的应用及其拓展

用功率平衡(PWB)方法快速评估了在平面电磁波照射下矩形开孔电大腔内的平均场值水平,且随着频率的升高,此结果与全波分析软件所得结果的吻合度越来越高。为了得到更完备的腔内场环境描述,采用统计的方法生成不同入射频点下的腔内归一化电场模值概率密度函数(PDF)图,并发现了腔壁电导率的变化对腔内归一化电场模值PDF的影响规律:在各入射频点下,随着腔壁电导率从10 S/m逐渐增大到107 S/m,腔内归一化电场模值PDF曲线越来越趋于平缓并趋于稳定;腔壁电导率为106 S/m和107 S/m时的腔内归一化电场模值PDF非常相似,以入射波频率在10 GHz时为例,利用PWB方法的原理说明了上述现象发生的原因。

有球形损耗物的矩形开孔电大腔的PWB分析

从功率平衡(Power Balance,PWB)方法提出以来,对开孔腔体的圆形孔缝研究居多,且为了弥补PWB方法对于开孔腔内存在损耗物质的腔内平均场值研究,用PWB方法研究了在平面电磁波照射下有球形损耗物质的矩形开孔电大腔内的平均场值水平,随着入射频率的升高,此结果与全波分析软件所得结果的吻合度越来越高,验证了其有效性。并且发现在各入射频点下,当球形损耗物质的相对介电常数为恒定值时,随着球形损耗物质电导率的逐渐增大,矩形开孔电大腔内的平均场值水平逐渐趋于稳定。

微波脉冲与带介质孔缝矩形腔体耦合的数值模拟研究

利用时域有限差分(FDTD)方法对微波脉冲与带介质孔缝矩形腔体的耦合过程进行了数值模拟研究.如果孔缝填有介质,则预期对微波耦合进入腔体的物理过程有重要影响,研究了微波与带介质孔缝矩形腔体耦合的过程中影响介质孔缝耦合共振峰和共振频率点的因素,包括孔缝长度、宽度和介质相对介电常数等物理量的影响.通过大量不同孔缝尺寸的模拟研究,发现孔缝的介质对孔缝耦合共振频率有明显影响,我们对微波与带介质孔缝耦合发生共振的公式进行了拟合,最后得出了微波脉冲与带介质孔缝矩形腔体耦合的共振条件.