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复杂屏蔽体的耦合特性研究

邓云  
【摘要】: 随着电子技术的飞速发展,电磁干扰问题越来越突出,电磁兼容性分析已成为提高设备和系统电磁兼容性能不可缺少的重要一环。合理的电磁兼容设计,能够尽量减小或消除设备和系统中存在的干扰隐患。从事电磁兼容设计需要对设备和系统进行理论建模,对相应的电磁场进行计算和分析。由于系统设备的高度复杂性,传统的解析解法满足不了需要,数值计算方法成为电磁兼容分析的主要工具和方法。在数值计算方法中,时域有限差分法因其简洁、易于实现而获得了广泛的应用。在电磁兼容设计中,屏蔽是一项非常重要的技术。由于设备散热、通风、外接电路等的需要,屏蔽体上不可避免的存在着不同类型的孔缝,孔缝的存在将显著的影响屏蔽体的屏蔽性能。因此充分了解屏蔽体上孔缝对电磁波的散射、透射及耦合机理,对于设备和系统电磁兼容设计具有十分重要的现实意义。 根据屏蔽体的不同构造采用有效的研究方法,研究了复杂屏蔽体的屏蔽特性,特别对开有孔缝的屏蔽体作了细致的研究,主要做了以下几个方面的工作: 1、利用等效传输线理论对多层屏蔽体的屏蔽特性进行了研究。根据平面波在各向同性线性介质中的传播特性与传输线的传播特性的一致性,分析了多层屏蔽体的屏蔽效能,重点研究了单层、双层屏蔽体的屏蔽效能特性,获得一些在实际的电磁兼容设计中有价值的结论。 2、研究了一种新型的纳米结构的屏蔽材料——“透明金属”,实用条件的限制使得它必须具备重量轻、屏蔽效能高以及良好的透光性等特点,本文系统的研究了该薄膜的理论分析和制备工艺,为进一步研究奠定了基础。 3、利用高阶时域有限差分法研究开有宽缝屏蔽体的屏蔽特性,本文发展了传统的低阶时域有限差分法,提出了适用于有耗介质的高阶时域有限差分法,建立了4×4阶、2×4阶时域有限差分法的迭代形式,理论与实验计算均表明,高阶时域有限差分法具有精度高和占用计算资源少的优点,可以用来处理更大尺寸的电磁耦合问题。 4、研究了复杂窄缝的耦合问题,在根据等效原理和镜像原理分析理想情况下窄缝耦合的基础上,利用Warne-Chen模型研究了具有厚度、损耗的复杂窄缝的耦合。通常耦合区域是包含导体的,因此本文着重研究了耦合区域包含细导线的情景,获得了描述复杂缝隙耦合的缝隙方程和导线方程,研究细导线的位置、形状的变化对屏蔽性能的影响。对于更为复杂的腔体耦合的情况,在前述的基础上,引入差场巧妙的解决了耦合区域场的计算,通过矩量法和有限元法实现了对嵌有复杂窄缝腔体的屏蔽性能的数值计算。


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