孔阵腔体屏蔽效能BLT方程修正与拓展分析_孙会琴.pdf
《孔阵腔体屏蔽效能BLT方程修正与拓展分析_孙会琴.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《孔阵腔体屏蔽效能BLT方程修正与拓展分析_孙会琴.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、引用格式:孙会琴,王思飞,田铮 孔阵腔体屏蔽效能 BLT 方程修正与拓展分析J 电光与控制,2023,30(7):100-105 SUN H Q,WANG SF,TIAN Z Modification and expansion analysis of BLT equation for shielding effectiveness of aperture array enclosureJ Electronics Optics Con-trol,2023,30(7):100-105孔阵腔体屏蔽效能 BLT 方程修正与拓展分析孙会琴,王思飞,田铮(河北科技大学,石家庄050000)摘要:以中心位
2、置携带孔缝的机载电子设备屏蔽腔体为研究对象,建立能够计算平面波辐照下腔体屏蔽效能的BLT(Baum-Liu-Tesche)方程。针对 obinson 孔阵阻抗计算误差较大这一问题,引入偏心系数 Cmk修正孔阵阻抗,修正后 BLT 方程能准确计算开有任意位置孔阵腔体的屏蔽效能。通过对电磁波电场进行矢量分解,实现了任意极化角度下屏蔽腔体屏蔽效能的计算。结果表明,屏蔽腔体屏蔽效能随孔缝数量的增加而升高,极化角度的增大会增强屏蔽腔体电磁屏蔽能力。将 BLT 方程计算结果与 obinson 法结果、CST 仿真结果进行对比,证明 BLT 方程具有准确性,为计算机载电子设备屏蔽腔体屏蔽效能提供了一种有效方
3、法。关键词:机载电子设备;屏蔽腔体;屏蔽效能;BLT 方程;孔阵阻抗中图分类号:TM15文献标志码:Adoi:10 3969/j issn 1671 637X 2023 07 018Modification and Expansion Analysis of BLT Equation forShielding Effectiveness of Aperture Array EnclosureSUN Huiqin,WANG Sifei,TIAN Zheng(Hebei University of Science and Technology,Shijiazhuang 050000,China)A
4、bstract:Taking the shielding enclosure of airborne electronic equipment with apertures and slots in thecenter as the research object,a BLT(Baum-Liu-Tesche)equation which can calculate the shieldingefficiency of the enclosure under plane wave irradiation is established Aiming at the problem of large
5、errorin obinson aperture array impedance calculation,the eccentricity coefficient Cmkis introduced to modify theaperture array impedance,and the modified BLT equation can accurately calculate the shielding efficiency ofthe enclosure with aperture array at any position The calculation of shielding ef
6、fectiveness of shieldingenclosure at any polarization angle is realized by vector decomposition of electromagnetic wave electric fieldThe results show that the shielding effectiveness of the shielding enclosure increases with the increase of thenumber of apertures and slots The increase of polarizat
7、ion angle enhance the electromagnetic shieldingability of shielding enclosure By comparing the calculation results of BLT equation with the results ofobinson method and CST simulation,it is proved that BLT equation is accurate,which provides an effectivemethod for the shielding effectiveness of shie
8、lding enclosure of computer-borne electronic equipmentKey words:airborne electronic equipment;shielding enclosure;shielding effectiveness;BLT equation;aperture array impedance0引言屏蔽腔体研究成为机载电子设备近年来解决高强辐射场(High-Intensity adiated Field,HIF)电磁干扰问题的主要手段1。现有研究显示,在屏蔽腔体腔壁中心开孔,容易破坏屏蔽腔体在 HIF 中的电磁屏蔽收稿日期:2021-09
9、-12修回日期:2023-04-03作者简介:孙会琴(1973),女,河北保定人,硕士,教授,硕导。能力2。因此,有必要探索提高高强辐射场下屏蔽腔体电磁屏蔽能力的技术途径。腔体尺寸与孔缝尺寸是影响屏蔽腔体电磁屏蔽能力的主要因素3。减小腔体尺寸可大幅提高屏蔽腔体电磁屏蔽能力,但腔体尺寸因机载电子设备的尺寸受到限制4 5。另一方面,因散热在腔壁上开设的孔缝对屏蔽腔体电磁屏蔽能力具有重要影响,有关孔缝位置与孔缝尺寸对腔体电磁屏蔽能力影响的研究已较为成熟,但有关孔缝数量对腔体电磁屏蔽能力影响的研究较少6。故总结孔缝数量Vol 30No 7July 2023第 30 卷第 7 期2023 年 7 月电光
10、与控制Electronics Optics Control孙会琴等:孔阵腔体屏蔽效能 BLT 方程修正与拓展分析对腔体电磁屏蔽能力影响的规律具有一定实际意义与研究价值。屏蔽腔体屏蔽效能(Shielding Effectiveness,SE)计算是电磁防护领域重要研究方向。文献 7以腔壁中心开孔的屏蔽腔体为研究对象,提出将场问题转化为路问题的 obinson 法,该方法大幅缩短了计算时间,减少了资源,但 obinson 法根据戴维南定律(Thevenin sTheorem)计算观测点处电场强度时,忽略过孔辐射效应,使计算结果与测试结果误差较大;文献 8利用散射矩阵等效过孔辐射效应,进而提出广义
11、BLT(Baum-Liu-Tesche)方程,提高了屏蔽效能计算精度,但腔体研究种类仅限于单层腔体;文献 9利用全波混合算法将屏蔽腔体层数从单层扩展至双层,但该算法仅能考虑观测点位于孔缝中轴线情况;为解决观测点位置单一问题,文献 10 建立腔体内部任意位置观测点电场强度与中轴线观测点电场强度关系,实现了腔体内部任意位置观测点屏蔽效能计算,但开孔位置仅限于腔壁中心位置,无法分析其他位置孔缝对屏蔽腔体屏蔽效能影响;文献 11通过引入偏心系数 Cmk对中心位置孔缝阻抗 Zap进行修正,探究孔缝位置对腔体电磁屏蔽能力影响,发现孔缝距腔体两侧越近,腔体电磁屏蔽能力越强。据上述研究发现合理设计孔缝位置可增
12、强腔体电磁屏蔽能力11。有关孔缝数量与电磁波极化角度对腔体电磁屏蔽能力影响的研究较少,相关计算方法较为匮乏,因此有必要进行深入研究。1基本广义 BLT 方程原理1 1屏蔽腔体结构简介平面波辐照单层开孔屏蔽腔体示意图见图1。图1平面波辐照单层开孔屏蔽腔体结构示意图Fig1Schematic diagram of the structure of single-layershielding enclosure with opening irradiated by plane wave屏蔽腔体厚度为 t,屏蔽腔体尺寸为 a b d1(长 高 宽),腔壁中心位置开有一矩形孔缝(长 l,宽 w),孔缝中
13、心点 A 坐标为(x1,y1,d1)。干扰源沿 z 轴传播,电场幅值为 V0。屏蔽腔体内观测点 P1距孔缝中心点 A 长度为 d2。屏蔽腔体外观测点 P2与孔缝中心点 A 距离为d3。通过计算观测点 P1的电压,可预测屏蔽腔体的屏蔽效能 12。1 2屏蔽腔体等效电路建立根据文献 13 建立图 1 对应等效电路,等效电路如图 2 所示。图 2单层开孔屏蔽腔体等效电路Fig 2Equivalent circuit of single-layer shieldingenclosure with opening自由空间等效为阻抗 Z0377,传播系数 k0=2/的传输线。干扰源电场幅值V0=1 V14
14、。屏蔽腔体等效为矩形波导,相应的传播阻抗 Zgmn和传播系数 kgmn由文献 14 得到,即Zgmn=Z01 m2()a2n2()b2(1)kgmn=k01 m2()a2n2()b2(2)式中:m 和 n 均表示矩形波导模式指数;为干扰源波长。开孔腔壁等效为阻抗 Zap的共面传输线,Zap为Zap=ln 2 1+41(web)21 41(web)21j1202ltan k0l()22a(3)式中,we表示共面传输线有效宽度15,且 we=w(5t/4)1+ln(4w/t)。1 3腔体屏蔽效能计算根据电磁拓扑理论,建立图 1 对应的信号流图,信号流图见图 316。图 3单层开孔屏蔽腔体信号流图F
15、ig 3Signal flow diagram of single-layershielding enclosure with openingTube1 为自由空间传输通道,Tube2,Tube3 均为单层开孔屏蔽腔体传输通道。J1为观测点 P2,Ws为干扰源等效电压源,J2为开孔腔壁,J3为观测点 P1,J4为屏蔽腔体末端。Vinc/refi,j表示传输通道 Tubei 上节点 Jj的入射/反射电压。根据图3,分别建立电压方程式(4)、传输方程式(5)与散射方程式(6),3 个方程式分别为101第 7 期Vi,j=Vinci,j+Vrefi,j(4)Vrefi,j=PVinci,j V(5)
16、Vrefi,j=SVinci,j(6)式中:Vinci,j表示节点 Jj处的入射电压;Vrefi,j为节点 Jj处的反射电压;节点电压 V=(V00 0 0 0 0)T;传输通道的传输矩阵 P=diag(T1,T2,T3),Ti(i=1,2,3)为传输子矩阵,表示为T1=0eik0d3eik0d3()0T2=0eikgd2eikgd2()0T3=0eikg(d1 d2)eikg(d1 d2)()0(7)式中:k0和 kg分别为自由空间与矩形腔体的传播系数。节点散射矩阵 S=diag(1,2,3,4),散射系数 1=0,散射系数 4=1;i(i=2,3)为散射矩阵,表示为2=Y0 Ygmn Ya
17、pY0+Ygmn+Yap2YgmnY0+Ygmn+Yap2Y0Y0+Ygmn+YapYgmn Yap Y0Y0+Ygmn+Yap3=01()10(8)式中:自由空间等效导纳 Y0=1/Z0;屏蔽腔体等效导纳 Ygmn=1/Zgmn;开孔腔壁等效导纳 Yap=1/Zap;Vi,j表示节点总电压17。联立式(4)、式(5)与式(6)得到计算观测点 P1总电压的 BLT 方程为Vi,j=(S+E)(P S)1V(9)式中,E为单位矩阵。采用式(9)可计算观测点 P1总电压 V3,3,从而预测单层开孔屏蔽腔体屏蔽效能18 为ESE=20lg(V0/V3,3)。(10)2适用于孔阵及任意极化角度的 BL
18、T 方程2 1开有孔阵屏蔽腔体屏蔽效能计算第1 章介绍的 BLT 方程仅考虑了屏蔽腔体腔壁开单孔情况。为总结孔缝数量对屏蔽腔体电磁屏蔽能力影响规律,建立如图 4 所示的孔阵平面分布示意图。图 4孔阵平面分布示意图Fig 4Schematic diagram of plane distributionof aperture array图 4 中,孔缝 1 中心点 A 坐标为(xc1,yc1),孔缝 2中心点 B 坐标为(xc2,yc2),孔缝间隔 t1。针对上述情况,文献 7认为孔阵阻抗等于孔阵中每个孔缝阻抗之和,孔阵阻抗 Zap 为Zap=hZap=hln 2 1+41 (web)21 41
19、(web)21j1202ltan k0l()22a(11)式中,h 表示孔缝个数,其余参数与式(3)相同。上述孔阵阻抗模型仅适用于孔缝形状相同且轴对称分布的情况,当孔缝间距大于 1 mm 时,屏蔽效能计算误差很大7。根据文献 11 可知,不同位置的孔缝具有不同的孔缝阻抗 Zap。因此,本文认为产生误差的原因之一是没有考虑孔缝位置对孔阵阻抗的影响。本文利用文献 11 介绍的偏心系数 Cmk对式(11)进行修正,Cmk表示为Cmk=x0k+lx0ky0k+wy0kcos(ny)bcos n(y y0k)wsin(mx)asin m(x x0k)ldxdy/(xckyck)(12)式中:xck表示孔
20、阵中第 k 个孔缝中心点横坐标;yck表示孔阵中第 k 个孔缝中心点纵坐标;x0k与 y0k如图 4 所示,x0k=xck l/2,y0k=yck w/2。修正结果表示为Zap=hk=1CmkZap=hk=1Cmkln 2 1+41 (web)21 41 (web)21j1202ltan k0l()22a。(13)以图 4 描述孔阵为例,孔阵包含两个矩形孔缝,故h=2。孔阵阻抗 Zap 表示为Zap=2k=1CmkZap=2k=1Cmkln 2 1+41 (web)21 41 (web)21j1202ltan k0l()22a。(14)将式(14)代入式(9)可求得观测点 P1处 V3,3,进
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 孔阵腔体 屏蔽 效能 BLT 方程 修正 拓展 分析 孙会琴
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。