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混响室条件下小尺寸屏蔽壳体电磁耦合作用规律的研究

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混响室条件下小尺寸屏蔽壳体电磁耦合作用规律的研究

作者：肖集雄武汉理工大学

学位级别：硕士

小尺寸（＜2m）屏蔽壳体的屏蔽效能（Shielding Effectiveness,简称SE）是电磁兼容领域中重要的研究内容。绝大部分通讯仪器、电子器件、航空和电子测量仪器都属于小尺寸屏蔽壳体,但国际上仍没有相应的小尺寸屏蔽壳体屏蔽效能测试标准。... 详细信息

小尺寸（＜2m）屏蔽壳体的屏蔽效能（Shielding Effectiveness,简称SE）是电磁兼容领域中重要的研究内容。绝大部分通讯仪器、电子器件、航空和电子测量仪器都属于小尺寸屏蔽壳体,但国际上仍没有相应的小尺寸屏蔽壳体屏蔽效能测试标准。由于传统的SE定义存在众多缺陷,导致这种定义不能真实反映复杂电磁环境下屏蔽壳体的屏蔽效能。混响室测试方法采用平均功率（或平均场强）进行测量,为描述各向同性复杂电磁环境下壳体的屏蔽效能找到了一种新的标准方法.因此,在混响室条件下小尺寸屏蔽壳体的SE基础理论和测量方法也成为了一个迫切需要研究的热点问题。本文利用强电磁场环境模拟与效应防护技术国防重点实验室的大型模式搅拌式混响室产生各向同性和统计均匀的复杂电磁环境,对小尺寸屏蔽壳体在该环境下的耦合规律作了实验与仿真研究。在实验研究中,采用多点平均和单点平均两种方法对不同频率（从100MHz-1GHz）、屏蔽体孔缝的形状、面积等因素对壳体内平均场强的大小以及屏蔽壳体屏蔽效能的影响做了对比研究。其次,讨论了多点平均与单点平均两种测试方法的重复性。最后,对混响室内标准场的测试方法做了研究。除了实验研究之外,本文还进行了相应的仿真研究对实验结果进行了相关验证。在仿真研究中,利用基于矩量法的大型电磁仿真软件FEKO,借鉴国外相关研究经验,采用多列平面波叠加的方法来模拟混响室内的复杂电磁环境。在此基础上,对取样点方式、平面波入射极化方向、电磁波频率、屏蔽体孔缝形状、面积等因素对壳体屏蔽效能的影响做了相应的对比研究。本文通过实验与仿真研究得出的结论,对实际应用中的屏蔽体结构设计和寻找一种在混响室条件下,有效的和可重复性强的测试小尺寸屏蔽壳体屏蔽效能的测试方法有着重要的参考意义。

关键词：混响室屏蔽效能屏蔽壳体 FEKO

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电路屏蔽壳体的电磁兼容特性研究

电路屏蔽壳体的电磁兼容特性研究

作者：于颖西安电子科技大学

学位级别：硕士

由于电子设备的小型化以及高速化要求,电路板向高速、高密度的方向发展。传输速度提升意味着信号的上升和下降时间将尽可能短,随之带来了一系列电路板电磁兼容的设计问题。而若在最初的电路板设计中出现了难以解决的电磁兼容问题,可能... 详细信息

由于电子设备的小型化以及高速化要求,电路板向高速、高密度的方向发展。传输速度提升意味着信号的上升和下降时间将尽可能短,随之带来了一系列电路板电磁兼容的设计问题。而若在最初的电路板设计中出现了难以解决的电磁兼容问题,可能会导致整套电子设备的无法正常工作。因此分析电路PCB(Printed Circuit Board)的EMC(Electromagnetic Compatibility)特性,进行PCB与其屏蔽壳体的电磁兼容仿真分析和优化改进具有非常重要的实际意义。本文针对一个电场测量电路设计中的电磁兼容问题,采用CST仿真软件,研究测量电路中电路板自身的辐射特性以及增加屏蔽壳体后的电磁辐射特性,基于这些特性,探讨减小电磁辐射的修正方法,提出电场测量电路设计中的解决电磁兼容问题方案,实现电场测量电路的电磁兼容设计。本文主要工作如下:1.建立测量电路的辐射模型,并对电路的电磁辐射产生的原因进行理论分析。针对设计的电场测量电路,分析了电路原理并给出了其辐射源;依据辐射源在电路板中的分布,采用CST软件建立各个辐射电路模块的辐射分析模型;通过仿真分析,获得了电路板开关电源、ADC和CPU晶体振荡器电路电场辐射分布特性,实现了对测量电路的辐射特性评估。2.建立电路屏蔽壳体的屏蔽特性仿真模型,分析了测量设备屏蔽壳体孔缝处的电磁辐射与泄漏特性。依据三种辐射源,分别讨论了各辐射源与屏蔽壳体模型共存时的电磁辐射与泄漏特性;重点仿真分析了电路板屏蔽壳体的屏蔽效果,从而得到该电场测量装置实际的电磁辐射状况。3.基于上述测量电路和测量装置屏蔽壳体孔缝处的电磁辐射与泄漏特性,将电路板的辐射情况以及其屏蔽壳体的屏蔽效果反馈到电路板的设计中,对电路板进行修正与优化;重点对屏蔽壳体上孔缝形状与位置进行仿真分析优化,以减小设备电磁辐射;对优化前后的电场测量设备进行了电磁辐射测量,验证了该建模仿真优化方法的可行性。

关键词： PCB 屏蔽壳体电磁兼容电磁辐射屏蔽性能

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车辆分系统电磁环境效应及壳体屏蔽效能研究

车辆分系统电磁环境效应及壳体屏蔽效能研究

作者：舒雨乐吉林大学

学位级别：硕士

车辆电子电路系统对电磁环境的耐受能力直接影响汽车机动性及安全性。在强电磁环境中，为使车辆各种设备能够正常运转，有必要对敏感分系统采取有效的屏蔽措施，将能量衰减到系统能够承受的范围。深入研究车辆分系统电磁环境效应及壳体... 详细信息

车辆电子电路系统对电磁环境的耐受能力直接影响汽车机动性及安全性。在强电磁环境中，为使车辆各种设备能够正常运转，有必要对敏感分系统采取有效的屏蔽措施，将能量衰减到系统能够承受的范围。深入研究车辆分系统电磁环境效应及壳体屏蔽效能对提高汽车在强电磁环境中的生存能力具有重要意义。本文以CST软件为仿真平台，以建立电磁干扰三要素的电磁模型为主线，研究了典型电磁脉冲环境中车辆电控单元（Electronic Control Unit，简称ECU）的电磁环境效应，分析了ECU屏蔽壳体的屏蔽效能以及各种因素对屏蔽效能的影响，并根据仿真结论建立了壳体屏蔽性能评价指标体系。为研究分系统的电磁环境效应，从车身缝隙及孔洞等方面优化了仿真模型，以敏感系统ECU作为观测点进行了18次仿真实验，处理近25组仿真数据。通过分析EMP入射方向和极化方向对ECU电磁环境的影响，发现车前盖缝隙的电磁脉冲耦合效应明显强于车前方孔洞和车门缝的耦合效应，峰值场强相差可达48kV/m。以典型电磁脉冲为源从车前方垂直极化激励模型，对比分析了ECU的时频电场强度及屏蔽效能，给出了相应频域上能量的覆盖范围和典型谐振频点，并以1GHz内的典型谐振点为监测研究车壳表面电流随频率的变化情况。壳体屏蔽效能仿真的首要问题是在壳体内选择合适的观测点，论文对壳体的电磁环境进行了初步分析，通过80个观测位置的峰值场强数据建立了两种极化方式下壳体内部多点电磁环境的三维趋势图，选择了典型位置作为后续仿真的输出。为系统研究壳体的屏蔽效能，总共建立了7组壳体模型，在不同仿真条件下进行了28次对比实验，处理了34组仿真数据，得出了入射波、后盖缝隙及尺寸结构等因素对壳体屏蔽效能的影响趋势。为研究车内壳体屏蔽效能，根据实测数据改进了车内壳体的信号孔模型，研究极化方向和不同频段EMP对壳体屏蔽效能的影响，仿真结果表明，壳体对车内ECU具有良好的屏蔽效果。根据仿真得出的屏蔽效能影响因子初步建立了壳体屏蔽性能的3级指标评价体系，给出了基于模糊集理论和层次分析法的指标计算方法，为这类适用于车辆分系统的屏蔽壳体提供一种通用的客观评价方法。论文的主要贡献包括：（1）从车身缝隙及孔洞等方面优化了仿真模型，确定车辆分系统电磁环境效应仿真的方法步骤，分析了典型EMP作用下ECU的电磁环境及车壳屏蔽效能，为这类车辆分系统电磁环境效应的仿真研究提供重要的参考依据。（2）提出EMP作用下屏蔽壳体模型的简化原则，针对壳体观测位置的选取问题，给出了一种基于多点电磁环境的分析方法。采用单因素法对壳体屏蔽效能进行系统的仿真对比分析，并首次研究了车内壳体的屏蔽效能，形成了一套完整的壳体屏蔽效能研究架构体系，为屏蔽壳体的系统研究提供了数据支撑。（3）确定能够描述电磁环境特性的数据类型，建立了基于Matlab的数据处理模块。根据壳体仿真结果确定影响壳体屏蔽性能的主要因素，探索并初步建立了壳体屏蔽性能评价指标体系，为屏蔽壳体提供一种客观的评价方法。上述工作对车辆分系统ECU的电磁环境及屏蔽壳体屏蔽性能进行了系统的仿真分析，对车辆电磁防护技术的设计具有一定的参考价值，也是研究车内电磁环境的重要组成部分。

关键词：电磁环境效应屏蔽效能电磁脉冲车辆屏蔽壳体仿真分析

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电磁屏蔽技术的分析与应用

自动化仪表 2003年第7期24卷 16-19页

作者：瞿曌刘文彦邓新中长沙大学电子技术与应用物理系长沙410003

在对各种性质的干扰源产生的干扰进行理论分析的基础上,对相应的屏蔽措施进行了探讨,以求得到最佳的抗干扰效果。重点讨论了电场屏蔽,高、低频磁场屏蔽和同轴电缆线的屏蔽问题。

关键词：耦合干扰电磁屏蔽屏蔽壳体磁场屏蔽同轴电缆线

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超短基线定位系统的电磁兼容设计

超短基线定位系统的电磁兼容设计

作者：张琦哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

在当今的水声领域,为了提高声纳系统的隐蔽性,声纳发射机的功率在降低,必然要求声纳接收机的接收能力增强。同时,声纳系统工作的环境中存在各种干扰,所以,如何提高声纳设备抗干扰能力,使之正常工作已成为领域内关注的焦点。要提高声纳... 详细信息

在当今的水声领域,为了提高声纳系统的隐蔽性,声纳发射机的功率在降低,必然要求声纳接收机的接收能力增强。同时,声纳系统工作的环境中存在各种干扰,所以,如何提高声纳设备抗干扰能力,使之正常工作已成为领域内关注的焦点。要提高声纳设备的性能指标,就必须提高其抗干扰能力,同时也必须降低对其它设备的干扰,即提高声纳设备的电磁兼容性(EMC)。论文为水声超短基线定位系统提供了一个EMC方案。本文首先对电磁兼容的基本概念和原理、引起电磁干扰的要素、干扰的传播途径、电磁兼容设计的标准规范、设备电磁兼容性的设计开发手段等进行了介绍。论文在介绍了EMI材料特性以及EMI材料选择方法的同时,给出了屏蔽效能的一般公式。通过对EMI材料参数的分析与讨论,推导了金属板屏蔽效能公式、单层和双层金属网屏蔽效能公式、存在孔隙的屏蔽效能公式。利用软件仿真,对不同情况、不同参数下金属板、单层金属网屏蔽体、双层屏蔽体的屏蔽效能进行了分析与讨论。根据本论文所确定的符合电磁兼容要求的EMI设计规则,以及选则的符合要求的EMI元器件,结合接地设计、电源设计等EMI考虑,根据PCB图的绘制原则,本论文设计了一款满足EMC要求的通用母板。在不同状态下对其进行噪声测量,结合测量结果,为今后进一步的设备电磁兼容设计工作提供了借鉴。

关键词：电磁兼容电磁干扰耦合屏蔽壳体

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电磁屏蔽抗干扰技术研究

海军航空工程学院学报 2004年第6期19卷 686-688,696页

作者：孙永芹黄盛霖蔡慧敏海军航空工程学院研究生管理大队海军航空工程学院科研部烟台264001

从干扰源性质出发,将屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽,并对它们进行了分析研究.针对其特性提出其适用范围及注意事项,从而增强了抗干扰的效果.

关键词：耦合干扰电磁屏蔽屏蔽壳体

混响室法欠模状态屏蔽体屏蔽效能测试技术研究

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电子科技 2020年第4期33卷 1-5页

作者：彭光辉周忠元东南大学机械工程学院江苏南京211189

欠模状态下屏蔽壳体内部场分布不均匀,屏蔽效能测量结果与位置相关,因此需要利用探头或单极子天线进行多位置测量,过程繁琐。文中利用长线天线来测量欠模状态下屏蔽壳体屏蔽效能,并与单极子天线测量结果进行比较。在暗室中测量天线自由... 详细信息

欠模状态下屏蔽壳体内部场分布不均匀,屏蔽效能测量结果与位置相关,因此需要利用探头或单极子天线进行多位置测量,过程繁琐。文中利用长线天线来测量欠模状态下屏蔽壳体屏蔽效能,并与单极子天线测量结果进行比较。在暗室中测量天线自由空间反射系数S 11;在混响室中利用不同天线测量屏蔽壳体的屏蔽效能,并利用S 22分析腔体谐振特性。测量结果表明,长线天线宽频带匹配特性优于单极子天线,测量的屏蔽效能能够更好地反映屏蔽体谐振特性,为屏蔽壳体的屏蔽效能测试评估提供了指南,具有工程应用价值。

关键词：屏蔽壳体欠模状态混响室屏蔽效能长线天线谐振

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带开孔的电子设备腔体耦合特性实验研究

机电工程技术 2010年第10期39卷 51-53页

作者：邓青林王辉肖集雄胡新武汉理工大学理学院湖北武汉430070 武汉大学电气工程学院湖北武汉430070

对含开孔的电子设备在100MHz～1GHz频率范围内的耦合关系进行了实验研究,探讨了腔体内场强及腔体屏蔽效能随开孔尺寸变化的规律,分析了入射波频率和谐振频率与屏蔽效能的关系。通过分析数据发现,对于不同的孔,腔体屏蔽效能的极小值点出... 详细信息

对含开孔的电子设备在100MHz～1GHz频率范围内的耦合关系进行了实验研究,探讨了腔体内场强及腔体屏蔽效能随开孔尺寸变化的规律,分析了入射波频率和谐振频率与屏蔽效能的关系。通过分析数据发现,对于不同的孔,腔体屏蔽效能的极小值点出现在同一频段,并且腔体的谐振频率也落在该频段,采用函数拟合方法对该现象进行逼近。

关键词：屏蔽壳体耦合场强屏蔽效能