带孔缝机箱的屏蔽效能仿真研究

带孔缝机箱的屏蔽效能仿真研究
带孔缝机箱的屏蔽效能仿真研究

金属圆形散热孔阵5G电磁屏蔽效能仿真分析

Modeling and Simulation 建模与仿真, 2020, 9(3), 285-292 Published Online August 2020 in Hans. https://www.360docs.net/doc/4d16585466.html,/journal/mos https://https://www.360docs.net/doc/4d16585466.html,/10.12677/mos.2020.93029 Simulation Analysis of 5G Electromagnetic Shielding Effectiveness of Metal Circular Vent Hole Array Zihao Kang International College of Zhengzhou University, Zhengzhou Henan Received: Jul. 29th, 2020; accepted: Aug. 12th, 2020; published: Aug. 19th, 2020 Abstract Good electromagnetic shielding efficiency and heat dissipation performance are important factors to ensure the stable operation of electronic equipment. 5G communication puts forward higher requirements for the design of metal shielding vent hole arrays for electronic equipment. In this paper, the finite element method is used to study the regulation of electromagnetic shielding ef-fectiveness of the hexagonal periodic arrangement of metal circular vent holes in the frequency range of 1 GHz to 40 GHz. The electromagnetic shielding effectiveness is adjusted with the change of diameters of vent hole, metal thickness, incident angle and polarization mode of electromag-netic wave. The results show that under the certain heat dissipation efficiency, reducing the di-ameter of vent hole or increasing the metal thickness can effectively improve its shielding effec-tiveness, and its performance can maintain good stability to the incident angle and polarization mode. The above results have certain reference significance for the electromagnetic shielding de-sign of 5G communication. Keywords Electromagnetic Shielding, Vent Hole Array, 5G Communication 金属圆形散热孔阵5G电磁屏蔽效能仿真分析 亢子豪 郑州大学国际学院,河南郑州 收稿日期:2020年7月29日;录用日期:2020年8月12日;发布日期:2020年8月19日

电磁屏蔽性结构设计规范

《电磁屏蔽性结构设计规范》摘录 一.定义:在有屏蔽体时,被屏蔽空间内某点的场强与没有屏蔽体时该点场强的比值。以dB为单位表示 ;一般低频段比高频段高10~15,也可写成30~1000MHz:20 dB。

四.紧固方式 缝隙搭边深度值超过30mm时,作用不明显;推荐缝隙搭边深度:15~25mm。 五.局部开孔 定义:数量不多的开孔 根据经验:开口最大尺寸小于电磁波波长的1/20时,屏蔽效能20 dB;开口最大尺寸小于电磁波波长的1/50时,屏蔽效能30 dB。 例如:屏蔽效能为20 dB/1GHz时,局部开孔的最大尺寸应小于15mm。 一.提高缝隙的屏蔽效能可采取以下几种措施:增加缝隙深度、减小缝隙的最大长度尺寸、减小缝隙中紧固点的间距、增强基材的刚性和表面光洁度。 二.影响穿孔金属板屏蔽效能的最大因素是开孔的最大尺寸,其次是孔深,影响最小的是孔间距。 三.针对电缆穿透问题,可采取:在电缆出屏蔽体时增加滤波,或采用屏蔽电缆,同时屏蔽电缆屏蔽层与屏蔽体之间要良好电接触。 四.屏蔽方案 1.机柜屏蔽:成本较高,由于缺陷较多,屏蔽效能一般不能做到太高。 2.插箱/子架屏蔽:对于屏蔽电缆的接地和增加滤波都比较方便,适合大量出线的产品。 3.单板/模块屏蔽:结构复杂,成本较高,对散热不利。 4.单板局部屏蔽:在无线产品中较常见,主要通过安装屏蔽盒实现,实现较容易。 原则上,最靠近辐射源的屏蔽措施是最有效和最经济的;一般说,屏蔽需求导致结构件成本增加10%~20%左右。 五.缝隙屏蔽设计 1.紧固点连接缝隙 屏蔽效能最主要的影响因素是缝隙的最大尺寸和缝隙深度,减小紧固点间距、增加连接零件刚性。 2.增加缝隙深度 单排紧固时缝隙深度超过30mm后屏蔽效能差别就不明显,一般推荐值为15~25mm。增加缝隙深度可采取一些迷宫或嵌入式结构,或采用双排紧固点方式(最好将两排紧固点错开分布)。 3.紧固点间距 下表是按照DKBA0.460.0031屏蔽效能测试方法得出的单排紧固点缝隙在不同间距下的屏蔽效能,测试样品T=1.5mm,大小600×600mm。在选择紧固点间距时应该参照该表推荐数据,并根据实际结构形式进行一定的调整5~10mm。

电磁屏蔽原理

利用这个特性,可以达到屏蔽电磁波,同时实现一定实体连通的目的。方法是,将波导管的截止频率设计成远高于要屏蔽的电磁波的频率,使要屏蔽的电磁波在通过波导管时产生很大的衰减。由于这种应用中主要是利用波导管的频率截止区,因此成为截止波导管。截止波导管的概念是屏蔽结构设计中的基本概念之一。常用的波导管有圆形、矩形、六角形等,它们的截止频率如下: 矩形波导管的截止频率:f c=15×109 /l式中:l是矩形波导管的开口最大尺寸,单位是cm,f c的单位是Hz。 圆形波导管的截止频率:f c=17.6×109 /d式中:d是圆形波导管的内直径,单位是cm,f c的单位是Hz。 六角形波导管的截止频率:f c=15×109 /w式中:w是六角形波导管的开口最大尺寸,单位是cm,f c的单位是Hz。 截止波导管的吸收损耗:落在波导管频率截止区内的电磁波穿过波导管时,会发生衰减,这种衰减称为截止波导管的吸收损耗,截止波导管的吸收损耗计算公式如下 A=1.8×f c×t×10-9(1-(f/f c)2)1/2(dB) 式中:t是截止波导管的长度,单位是cm,f 是所关心信号的频率(Hz),f c是截止波导管截止频率(Hz)。如果所关心的频率f远低于截止波导管截止频率(f﹤f c/5),则公式化简为:A=1.8×f c×l×10-9 (dB) 圆形截止波导管:A=32t/d(dB) 矩形(六角形)截止波导管: A=27t/l (dB) 从公式中可以看出,当干扰的频率远低于波导管的截止频率使,若波导管的长度增加一个截面最大尺寸,则损耗增加将近30分贝。 截止波导管的总屏蔽效能:截止波导管的屏蔽效能由吸收损耗部分加上前面所讨论的孔洞的屏蔽效能不能满足屏蔽要求时,就可以考虑使用截止波导管,利用截止波导管的深度提供的额外的损耗增加屏蔽效能。 16. 截止波导管的注意事项与设计步骤 1)绝对不能使导体穿过截止波导管,否则会造成严重的电磁泄漏,这是一个常见的错误。 2)一定要确保波导管相对于要屏蔽的频率处于截止状态,并且截止频率要远高于(5倍以上)需要屏蔽的频率。设计截止波导管的步骤如下所示: A) 确定需要屏蔽的最高频率F max和屏蔽效能SE B) 确定截止波导管的截止频率F c,使f c≥5F max C) 根据F c,利用计算F c的方程计算波导管的截面尺寸d D) 根据d和SE,利用波导管吸收损耗公式计算波导管长度t 说明: 在屏蔽体上,不同部分的结合处形成的缝隙会导致电磁泄漏。因此,在结构设计中,可以通过增加不同部分的重叠宽度来形成一系列“截止波导”,减小缝隙的电磁泄露。这时,截止波导的截面最大尺寸可

机箱的屏蔽设计

机箱的屏蔽设计 * 机箱在设计阶段就要考虑屏蔽问题,当然如果机箱内部的印刷板及布线设计得合理的话,无论从干扰或者抗干扰的任意一个角度来看,都能降低对机箱的屏蔽要求。 * 但是单就机箱的屏蔽设计来说,机箱本身导电结构的连续性是最重要的。影响机箱导电连续性的主要因素有接缝的不平整,接缝表面的污染以及带有油漆等装饰性绝缘材料等;此外,机箱表面所必要的孔缝(供操作、 显示、输入输出电缆及通风等)也是影响机箱屏蔽性能的重要因素。这些导电结构上的不连续给电磁波的通过提供机会,因此屏蔽设计的要点也就是为杜绝或限制电磁波的通过提供必要的知识与手段。 * 设计经验告诉我们,机箱屏蔽性能好坏取决于孔缝尺寸与通过孔缝的电磁波波长。一般认为孔缝尺寸大于λ/2时,电磁波便能豪无衰减地通过孔缝(基于这一关系,将对应孔缝尺寸为λ/2的电磁波的波长称为截止波长,相应的频率称为截止频率)。随着孔缝尺寸的减小,孔缝对电磁波的衰减作用逐渐显现出来。

* 当孔缝尺寸小于波长的1/2后,电磁波的衰减可表示为:A=20lgλ/2d 式中d是孔缝尺寸,而且孔缝尺寸d大于机箱材料的厚度t 。 * 其次,机箱的屏蔽效能还与产生电磁噪声源的距离有关。当噪声源与箱体的距离小于最大孔缝尺寸时,屏蔽效能将要降低。在这种情况下的电磁波截止频率表示为 fc=(c/2d). (r/d) 式中c为电磁波的传播速度; r为电磁噪声源与孔缝间的距离。 * 最后,机箱的屏蔽效能还和孔缝的数目有关。孔缝数目越多,则机箱的屏蔽效能越差;相邻的孔缝间距越小,则机箱的屏蔽效能也越差。但如果机箱上的孔缝尺寸都相同,而且孔缝的间距至少为电磁波的半波长时,则由孔缝间互耦所导致的屏蔽量减少可以忽略不计。然而孔缝间距离很近时,屏蔽效能的降低就不可避免,其值正比于尺寸相同孔缝总数的开方A=20lgλ/2d -- 20lg n1/2 在实用中,一般的工业产品要避免开大于λ/20的孔缝,对工作在微波环境中的产品要避免开大于λ/50的孔缝。考虑到产品的电磁发射常常是宽带的,因此这里要考虑的是在带宽范围内的最高频率。 1.机箱连接中的缝隙问题

射频屏蔽室屏蔽效能的测试技术

射频屏蔽室屏蔽效能的测试技术 1前言 这些年来,发表了很多关于射频屏蔽室和屏蔽小室的文章。这些文章涉及到屏蔽室的购买、结构设计和安装,以及有关的接地和电气问题。虽然这些文章提供了许多信息,但没有一篇文章说清了屏蔽室和屏蔽小室的屏蔽效能测试问题。本文解释和描述了工业上所采用的屏蔽室屏蔽效能的测试过程。 2屏蔽效能测试 屏蔽室或屏蔽小室的屏蔽效能测试或性能测试是安装的最后阶段,这也可能是最重要的阶段。不幸的是,测试过程被认为是麻烦的或在某种程度上被认为是不可思仪的。事实上,屏蔽效能测试很简单,并与MIL-STD-220也就是插入损耗测试标准是一致的。主要的区别在于测试所用的设备不同。 屏蔽效能测试基本上等同于电子测试设备的校准。与测试设备一样,当屏蔽小室的屏蔽效能降低时就需要对其进行校准。 当校准屏蔽小室或测定屏蔽小室的屏蔽效能时,要使用辐射测试技术。所幸的是美国军方和安全部门已建立了相应的标准。这些标准描述了特定频率和测试场地条件下的测试方法、设备和测试过程。这些测试过程经过微小的调整,就能应用于任何屏蔽小室的安装,并满足用户要求。 测试屏蔽效能最经常用到的两个测试标准或测试程序是MIL-STD-285和NSA65-6。这些文件描述了对设备配置和测试场地的要求。每个程序中也规定了测试频率和衰减量。 3测试标准的描述 3.1MIL-STD-285 近年来,MIL-STD-285不但在工业界广为应用,而且迄今为止应用最为广泛。MIL-STD-285规定的测试程序在屏蔽室规范上经常被引用,但其频率需根据用户要求进行调整。 MIL-STD-285是第一个颁布的用于测试射频屏蔽小室标准,它颁布于1956年6月,用于替代颁布于1954年8月的MIL-A-18123(SHIPS)。 MIL-STD-285标准的主要目的是为了建立一种标准或者方法,用于测

屏蔽效能

EMC实验报告 学号:04101014 班级:04101101 姓名:许逸龙

EMC 屏蔽效能的测试报告 一、实验原理: 1. GB12190-1990 高性能屏蔽室屏蔽效能的测量方法: 指测试过程中,除了与特定设施有关的频率之外,为考核屏蔽室屏蔽效能而选取的典型测试频率范围,分以下三个频段(见表1)。 表1 标准测试频段代号 频率范围 常规测试 单频率测试 I 100HZ~20MHZ 14~16KHZ II 300-~1000MHZ 850~900MHZ III 1.7~1 2.4GHZ 8.5~10.5GHZ 1)在20-300MHz 频段内由于天线尺寸和屏蔽室的谐振效应,使测量结果常常会因测试方法的微小变动产生极不正常的变化,所以在该频段内未推荐测试方法。如确有必要侧试,本标准的小环法或频段II 测试方法可供参考。 2)侮个频段仅测一个频率点,用以粗略估计屏蔽室的屏蔽效能。 屏蔽效能的表示: 在频段I ,屏蔽效能由右式表示:SE=20log 1 2 E E → → , 在频段II ,屏蔽效能由右式表示:SE=20log 1 2 H H → → , 在频段III ,屏蔽效能根据指示器方式的用右式表示:SE=10log 12 P P 。 2. 测量的一般要求 一般要求 a.在正式侧量之前可对屏蔽室进行初测,找出性能差的门、接缝和安装不良的电源滤波器及通风孔,以便正式测量之前子以修补。对于新建的屏蔽室,尤其有必要进行初测;

b.在测试之前,应把金属设备或带金属的设备搬走,如桌子、椅子、柜子和不用的仪器等; c.屏蔽室的电源滤波器及室内电源线只给检测仪器及照明供电; d.在测试中,所有的射频电缆、电源和其他平时要求进人屏蔽室的设施均应按正常位置放置; e.电磁环境应满足GB 3907的要求,检测仪器本身应满足抗干扰要求, f.为了不致发生生理危害,应采取专门的预防措施,这对频段Ⅲ的测量尤为重要; 9.测量中,对各种导线、电缆的进出口、门、观察口及板与板之间的接缝应特别注意; h.有些测试方法要求在不同的位置、不同的极化条件下对某一结构要素作多次测量, i.测试报告应记录可接近的屏蔽壁数目、受试屏蔽壁的数目,以及局部测试区的数目和位置。 3.测试用天线 本标准对不同频段的测试天线规定如下: a.频段I:环形天线, b.频段I:偶极子天线, c.频段III:微波喇叭及其等效天线。 二、测试系统基本组成: 实验仪器: 表2 设备名称型号 频谱仪MS2724B 高频信号源MG3692A 喇叭天线(发射与接收)KTRA-LP-0931 低频信号源SMC100A 环形天线(发射与接收)? 其它设备名称:毫米刻度尺,电磁屏蔽用铜网,电磁屏蔽门. 三、测试方法与要求 基本测量方法是将壁面划为若干较小的区域,逐个照射并进行测试。发射天线与屏蔽室之间距离的选择应使小区域上受到的照射相当均匀。 3 cm波段源天线的波束应有近似50°的宽度,对于2.5m ×2.5m的区域能产生基本均匀的照射。检测喇叭天线应与屏蔽室的邻近侧壁相距 1.3m,并位于受照壁及其对壁的中分面上。检测天线辐射轴的初始位置应与发射天线的辐射轴共轴。使所有的区域都受到测试。 测试时,发射天线先垂直极化,然后水平极化。 在测试单层连续板构成的屏蔽室时,对于发射天线的每一种极化应采用下列试程序:检测天线面对受照射的区域,在保持天线增益不变的条件下对该区域进行搜索,然后把极化平面转动90°,重复测试。为减小屏蔽室内驻波效应对测试结果的影响,在每次测试过程中,检测天线的几何位置都应在各个方向上大致移动 /4的距离。 测试报告中,应记下每位置的最大透入场强或衰减器的读数。

《EMC复习题》

《电磁兼容原理与技术》复习题 一、填空题; 1.严格地说,只要把两个以上的元件置于同一环境中,工作时就会产生,在两个系统之间会出现 的干扰,在系统内部各设备之间也会出现干扰,称为。 2.电磁兼容学是研究在、、条件下, 各种用电设备或系统(广义的还包括生物体) 可以共存, 并不致引起性能降级的一门学科。 3.辐射干扰是指。 4.传导干扰是指。 5.抗扰度是指。 6.传导骚扰可以通过线、线、线和接地导体等进行耦合。 7.一个电子产品若想满足其性能指标,降低通常是降低干扰影响的唯一途径。 8.反射式滤波器是指。 9.吸收式滤波器是指。 10.当高频信号通过铁氧体时,电磁能量以的形式耗散掉。 11.铁氧体抑制元件选择的原则是。 12.电磁屏蔽的作用原理是。 13.金属屏蔽体是静电场屏蔽的必要条件。 14.电屏蔽的实质是在的条件下, 将干扰源发生的终止于由良导体制成的屏蔽体, 从而切 断了干扰源与受感器之间的电力线交连。 15.磁场屏蔽是抑制噪声源和敏感设备之间由于所产生的干扰,铁磁材料起到磁场屏蔽作用, 其实质 是进行了集中分流。 16.金属盒的高频磁场屏蔽效能与有关。 17.在实际使用中的金属屏蔽体都要求 , 因为这样可以同时屏蔽高频磁场也能屏蔽电场。 18.计算和分析屏蔽效能的方法主要有、和。 19.磁屏蔽是利用由制成的磁屏蔽体,提供低磁阻的磁通路使得在磁屏蔽体上的分流, 来 达到屏蔽的目的。 20.各种电磁干扰源与敏感设备间的耦合途径有、、,以及它们的组合。 21.评价敏感器件最重要的两个参数是和。 22.屏蔽电缆的屏蔽层只有才能起到屏蔽作用。 23.防护传导干扰的主要措施是。 24.通过辐射途径造成的骚扰耦合称为。 25.辐射耦合是以形式将电磁能量从骚扰源经空间传输到敏感设备。 26.辐射骚扰通常的4种主要耦合途径为: 、、和。 二、问答题 1.什么是电磁兼容? 2.构成电磁干扰的三个要素是什么? 3.电磁干扰(骚扰)源的分类有哪些? 4.电磁干扰的危害程度分为几个等级? 5.电磁兼容性分析方法有几种?它们各有什么特点? 6.电磁兼容性研究的基本内容包括哪些? 7.什么是辐射干扰? 8.什么是传导干扰? 9.什么是设备的敏感度? 10.什么是设备的抗扰度? 11.已知u=1 mV, 请用u dBmV 、u dBμV 、u dBnV 和u dBpV 单位表示。

屏蔽机房方案汇总

屏蔽解决方案 一、执行标准 1、中国人民解放军:GJB 5792-2006《军用涉密信息系统电磁屏蔽体等级划分和测量方法》 2、保密局:BMB3-1999《处理涉密信息的电磁屏蔽室的技术要求和测试方法》 3、检测依据:GB12190-2006 《高性能屏蔽室屏蔽效能测量方法》 二、屏蔽室性能参数 电磁屏蔽室性能主要用综合屏蔽效能(SE)描述,单位dB SE=20 logE0/E1 E0:屏蔽前电磁辐射强度 E1:屏蔽后电磁辐射强度 典型参数: 频率围屏蔽效能 SE 14KHz ≥ 70dB 200KHz ≥ 85dB 450KHz-50MHz ≥ 100dB 50MHz ≥ 100dB -1000MHz 1GHz-10 GHz ≥ 100dB 三、电磁屏蔽室的用途 1、阻断室电磁辐射向外界扩散,可以防止室重要信息泄漏或抑制无线设备或者射频设备对外界的干扰。 2、隔离外界干扰,保证设备电子设备的正常运行。 四、屏蔽工程组成 壳体(本案以钢板焊接式电磁屏蔽室为例):由六面龙骨框架焊接冷轧钢板组成屏蔽室壳体。龙骨框架由槽钢、方管焊接而成,地面龙骨(地梁)与地面进行绝缘处理,墙体、顶底部均采用冷轧钢板。在车间预制

成模块,运往现场安装。焊接均采用CO2保护焊,连续满焊;用专用仪表检漏,防止漏波;所有钢质壳体必须进行良好的防锈处理。 电磁屏蔽门:电磁屏蔽门是屏蔽室唯一活动部件,也是屏蔽室综合屏蔽效能的关键,技术含量较高,材料特殊,工艺极其复杂,共26道工序。电磁屏蔽门有铰链式插刀门、平移门两大类,各有手动、电动、全自动等形式。如考虑使用的稳定性及性价比,则首选手动插刀式铰链门(标准门1900㎜×850㎜)。 蜂窝型通风波导窗:通风换气、调节空气是屏蔽室必备设施。蜂窝型波导窗不妨碍空气流通,却对电磁辐射有截止作用。目前采用300mm×300mm×50mm规格的全焊接式蜂窝式波导窗,插入损耗150KHz~1GHz≥100dB,完全满足《规》要求。屏蔽室按面积大小配置相应数量的波导窗,分别用于进风、排风、泻压。 强弱电滤波器:进入屏蔽室的电源线、信号线等导体都会夹带传导电磁干扰,使用相应的滤波器加以滤除。 波导管:进入防护室的各种非导体管线如消防喷淋管、光纤等,均使用波导管进行隔离。 室电气、室装修:包括穿管走线、配电箱、照明、插座及吊顶、墙面装修、地面防静电地板等。为确保屏蔽室稳定运行,电气、装修材料必须选用符合标准的防火、防潮、环保产品。 五、电磁屏蔽室建设工序 (一)电磁屏蔽室工程包括现场测量、技术设计、生产安装图纸、车间生产、现场安装、自检、验收等程序。 1、屏蔽室安装现场准备:安装现场要求一干(环境干燥)、二净(室、室外清洁无杂物)、三平(顶、墙、地平)、四到位(风气水管、强弱电、接地线到位)。 2、车间生产:包括壳体钢板模块制作、龙骨框架材料准备、电磁脉冲防护门制作、波导窗制作;滤波器、波导管、室电气、装材料配置等。 3、包装、运输、搬运:地下工程多偏僻,道路差,特别是材料搬运困难,应进行良好组织。 4、现场安装:包括搭建龙骨框架,钢板模块焊接,防护门、滤波器、波导窗、转接板等安装,波导窗与空调风口衔接,防护效能自检,室电气铺设,装修等环节。如有一级防震则涉及交叉作业,需做好协调工作。 5、产品自检:为保证屏蔽室建设工程质量,确保验收顺利,承建单位应具备质量自检能力,能否主动把握产品质量,是衡量其综合实力的重要因素。屏蔽室自检包括壳体自检,即在屏蔽壳体完成时进行初检,主要目的是查漏、补漏。 6、组织验收:由建设单位邀请权威机构按照或军队标准,对屏蔽室进行检验测试,出据测试报告,是屏蔽室建设的最终环节。因我司的自检标准一般高于验收标准,故一次验收合格率应在98%以上。 (二)工程周期 工程周期(以20~30㎡屏蔽室为例):现场勘测5天,设计图纸3天,车间生产7天,现场安装15天,一般在30天左右。 接地解决方案

无接触旋转变压器屏蔽材料的屏蔽效能仿真研究

第48卷 2015年 第9期9月 MICROMOTORS Vol畅48.No畅9 Sep畅2015 无接触旋转变压器屏蔽材料的屏蔽效能仿真研究 井秀华,南 悦,赵 振,刘军丽,李 涛 (西安微电机研究所,西安710077) 摘 要:本文提出一种无接触旋转变压器环形变压器与旋转变压器之间屏蔽环材料的确定方法,该方法是基于Max-well有限元软件建立仿真模型,通过更换不同的屏蔽环材料及厚度,得到不同的屏蔽效能的曲线,根据曲线结果可以非常快速、直观、有效的确定屏蔽环的材料及厚度。关键词:无接触旋转变压器;Maxwell;屏蔽效能 中图分类号:TM383畅2 文献标志码:A 文章编号:1001-6848(2015)09-0026-02 Research on Shielding Effectiveness of Brushless Resolve Shielding Materials JINGXiuhua,NANYue,ZHAOZhen,LIUJunli,LITao (Xi ′an Micromotor Research Institute ,Xi ′an 710077,China ) Abstract :Thispaperpresentedamethodtodeterminebrushlessresolver.Themodelwasestablishedbased onthefiniteelementsoftwareMaxwell,thewaveformsofshieldingeffectivenesswereobtainedbysimulatingdifferentshieldingmaterialtypesandthickness,whichhaseffectivehelptochooseshieldingmaterials.Key words :brushlessresolver;Maxwell;electromagneticshieldingeffectiveness 收稿日期:20150803 作者简介:井秀华(1980),女,工程师,研究方向为控制电机设计。 南 悦(1986),男,工程师,研究方向为控制电机设计。 0 引 言 随着现代武器装配的发展和升级换代,雷达、电子对抗、光电跟踪等系统的伺服机构为了适应新的工作环境和战术指标要求,向着响应速度快、精度高、可靠性高的方向发展,为了适应发展趋势,对决定系统精度的角位传感器双通道旋转变压器提出了高频、高精度、高可靠性要求。 传统旋变结构中电刷和集电环的存在,是造成电机故障的最重要的因素之一,使得系统的工作寿命和可靠性受到很大限制。在该项目中,为实现旋变的高可靠性,采用电磁式的“环形变压器”代替普通的电刷和滑环,实现了旋转变压器的功能,且在一定程度上减轻了对制造工艺的压力,消除了电刷和滑环等接触环节,可使电机的工作寿命成倍提高,提高了系统的可靠性。 由于环形变压器的引入,使电机内存在有环形变压器和旋转变压器两个气隙磁场。两个磁场相互干扰,会降低电机精度。对于空间紧张无法拉开环变与旋变间距离的电机,环变与旋变间需用屏蔽材料加以屏蔽,具体采用何种屏蔽材料,需根据旋变 周围干扰源的性质而定[1] 。本文针对如何确定屏蔽 材料的屏蔽效果提供了一种有效的方法。 1 无接触旋转变压器的原理及结构 无接触旋转变压器由环形变压器和旋转变压器组成,环形变压器的转子绕组与旋转变压器的转子绕组直接相连。当环形变压器的定子绕组通入交流电时,在其转子绕组中产生感应电势,大小与转子转角α无关。此感应电势施加到旋转变压器粗、精机的转子绕组上,作为旋转变压器的激磁电压 ,粗、精机转子绕组同时工作,在气隙中产生单对极和p 对极的磁场,粗、精机定子绕组感应出与转子转角α成一倍和p 倍关系的正余弦电压,其电气原理图如图1所示,结构如图2所示。 图1 无接触旋变工作原理图

屏蔽效能

屏蔽效能的计算用途与材料 一,电磁屏蔽效能 电磁屏蔽是解决电子设备电磁兼容问题的重要手段之一,大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决,特别是随着电路工作的频率日益提高,单纯依靠线路板设计往往不能满足电磁兼容标准的要求。电子设备的屏蔽设计与传统的结构设计有许多不同之处,一般的在结构设计师如果没有考虑屏蔽问题,很难满足电磁兼容性要求。所以再设计电子产品时,必须从一开始就考虑电磁屏蔽问题。 电磁屏蔽主要是用来放置高频电磁场的影响,从而有效地控制电磁波从某一区域向另一区域进行辐射传播。基本原理是才艺欧诺个低电阻值得导体材料,利用电磁波在屏蔽体表面的反射以及在到体内部的吸收和传输过程中的损耗而产生屏蔽作用。 电磁屏蔽的目的就是抑制电磁噪声的传播,使处在电磁环境中的仪器在避免电磁干扰的同时也不产生电磁干扰,通常采用导电性导磁性较好的材料把所需屏蔽的区域与外部隔离开来。 屏蔽体的有效性是用屏蔽效能来度量的,屏蔽效能定义为:电磁场中同一地点没有屏蔽存在时电磁场强度E1与有效屏蔽时的电磁场强度E2的比值,它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度。用于电磁兼容目的的屏蔽体通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分之一甚至百万分之一,因此通常用分贝来表述屏蔽效能。 一般民用产品机箱的屏蔽效能在40dB以下,军用设备机箱的屏蔽效能一般要达到60B,屏蔽室或屏蔽舱等往往要达到100dB。100dB

以上的屏蔽体是很难制造的,成本也很高。 二,屏蔽材料选择 (1)金属铁磁材料适用于低频(f<300Hz)磁场的磁屏蔽。较常用的有纯铁、铁硅合金(即硅钢等)、铁镍软磁合金(即坡莫合金)等。相对磁导率μr越高,屏蔽效果越好;层数越多,屏蔽也越好。 (2)非金属磁性材料——铁氧体磁性材料该材料在高频时具有较高的磁导率,电导率较大,且具有较高的介电性能,已广泛应用于高频弱电领域。 (3)良导体材料适用于高频电磁场、低频电场以及静电场的屏蔽。高频电磁场及低频电场的屏蔽应选用高电导率良导体(如铜、铝等)。 常用的屏蔽薄板材除了铜板、铝板等外,还常用铍青铜、锡磷青铜等(具有弹性)作开启的门盖。 作为通风用屏蔽网,通常采用紫铜丝制作。用于频率不大于100MHz的大面积通风窗孔。网孔越小、线径越粗,屏蔽越好。f >lOOMHz 时,金属丝网屏蔽效能明显下降。 4.具有高磁导率的合金磁屏蔽材料 这类合金主要是铁一镍( Fe-Ni)合金中的lj46、1jso、lj54、lj76、lj77、lj79、lj80、lj83、lj85、lj86和铁一铝(Fe-Al)合金中的lj16。 5.电磁屏蔽材料的选用原则 ①应根据使用环境(即干扰扬的性质、使用频率)选用屏蔽材料。

国家保密标准

国家保密标准 国家保密标准与国家保密法规共同构成中国保密管理的重要基础,是保密防范和保密检查的依据,为保护国家秘密安全发挥了非常重要的作用。所以我们也要做出中国保密管理的重要基础。 目录 作用 制定 已发布的国家保密标准 作用 国家保密标准由国家保密局发布,强制执行,在涉密信息的产生、处理、传输、存储和载体销毁的全过程中都应严格执行。 国家保密标准适用于指导全国各行各业、各个单位国家秘密的保护工作,具有全国性指导作用,是国家信息安全标准的重要组成部分。 制定 国家保密标准的制定过程是:国家保密局下达课题,以国家保密科学技术研究所为主承担,与相关单位合作,请有关专家参与讨论,重要标准发各省、各部门征求意见,国家保密局组织专家进行评审后,由国家保密局发布实施。 已发布的国家保密标准 1. BMB1-1994《电话机电磁泄漏发射限值和测试方法》 本标准规定了电话机电磁泄漏辐射发射、传导发射的限值和测试方法。本标准适用于党政专用电话网使用的有线电话机(不包括无绳电话机、数字电话机),适用于需要保密通信的电话机。 2. BMB2-1998《使用现场的信息设备电磁泄漏发射检查测试方法和安全判据》 本标准规定了使用现场的信息设备电磁泄漏辐射发射、传导发射检查测试方法和信息安全判据。本标准适用于保密部门对信息设备进行现场保密检查。 3. BMB3-1999《处理涉密信息的电磁屏蔽室的技术要求和测试方法》 本标准规定了处理涉密信息的电磁屏蔽室的电磁场屏蔽效能要求、传导泄漏发射抑制要求和测试方法。该标准适用于对处理涉密信息的电磁屏蔽室性能进行检测。 4. BMB4-2000《电磁干扰器技术要求和测试方法》 本标准规定了电磁干扰器的辐射发射要求、传导发射及抑制要求、抗视频信息还原性能要求和测试方法以及等级划分。本标准适用于保护满足GB9254-1998A级、B级或其它等同标准要求计算机的电磁干扰器。

机箱设计规范

深圳市研祥智能 编号:WC-R&D- 版本: A0 页次: 1 / 23 科技股份有限公司 编写:审核:批准/日期: 1.范围 本规范适用于工业计算机类标准19"上架机箱的结构设计。 2规范性引用标准及参考文献 2.1GB/T 3047.2-1992 高度进制为44.45mm的面板、机架和机柜基本尺寸系列 2.2GB/T 14665-1998 机械工程CAD制图规则 2.3GB/T 2822-1991 标准尺寸 2.4《电子设备结构设计原理》 3机箱设计的基本要求 3.1.1保证产品技术指标的实现:设计机箱时,必需考虑机箱内部元、器件相互间 的电磁干扰和热的影响,以提高电性能的稳定性;必需注意机箱的强度、钢 度问题,以免产生变形,引起电气接触不良、门、插接件卡滞,甚至受振后 损坏;必需按实际工作环境和使用条件,采取相应的措施以提高设备的可靠 性和使用寿命,保证产品技术指标的实现。 3.1.2便于设备的操作使用与安装维修:为了能有效地操作和使用设备,必须使机 箱的结构设计符合人的心理和生理特点,同时还要求结构简单,装拆方便。 此外,面板上的控制器、显示装置必须进行合理选择与布局,以及考虑操作 人员的人身安全等等。 3.1.3良好的结构工艺性:结构与工艺是密切相关的,采用不同的结构就相应有不 同的工艺,而且机箱结构设计的质量必须要有良好的工艺措施来保证。因此, 要求设计者必须结合生产实际考虑其结构工艺性。 3.1.4贯彻标准化、模块化: 3.1. 4.1标准化是国家的一项重要技术经济政策和管理措施,它对于提高产 品质量和生产率、便于使用维修、加强企业管理、降低生产成本等 都具有重要作用。结构设计中必须尽量减少特殊零、部件的数量, 增加通用件的数量,尽可能多的采用标准化、规格化的零、部件和 尺寸系列(尽量采用标准库中和国标零部件)。

多芯电缆屏蔽效能原理及其仿真分析软件

多芯电缆屏蔽效能原理及其仿真分析软件 [日期:2008-11-18 15:42:00] 作者:未知来源:引言 随着现代通信网络及电子技术的飞速发展,在有限的空间内电子设备的密度越来越大,相互之间的干扰已经引起越来越多的重视采用屏蔽措施是消除或抑制电磁干扰的有效手段 目前,为了保证电磁兼容性,车载通信总线基本上均采用屏蔽电缆使用屏蔽电缆一方面可以有效地抑制电缆上感应的EMI辐射,避免通信失效,噪音增大,传输误码,信号误差等现象;另一方面可减少电缆上的信号向外辐射,减少对周围电磁环境的污染,防止信息的泄漏和失密在车载通信系统电磁兼容设计方面,多芯电缆的屏蔽效能是一个很重要的指标因此,本文介绍了多芯电缆的屏蔽效能原理,并在此基础上开发了多芯电缆屏蔽效能仿真软件,为设计人员合适设计和选择电缆提供了依据,这对缩短产品的开发周期,节省开发成本具有重大意义 1屏蔽效能原理 1.1屏蔽效能的定义 屏蔽效能是用来评价材料的屏蔽效果,其定义为在电磁场中同一地点无屏效时的电场或磁场强度与加屏蔽体后的电场或磁场强度或功率之比,通常用SE(shielding effectiveness)表示SE可以有多种表示方法,文中采用如下方法进行仿真计算: 电缆暴露在外界辐射场中时,屏蔽层上的电流与导线上的电流的比值: 在工程计算中,还可以通过转移阻抗来确定电缆的屏蔽效能电缆屏蔽层的转移阻抗用ZT表示,表示的是内中心导体与外屏蔽层之间电压和屏蔽层表面的电流的比值,反映了屏蔽层内部场与外部场的耦合关系如图1所示,它是由屏蔽层的材料及结构形式所决定的,体现了屏蔽体的固有屏蔽特性 如果某根芯线两端的端接阻抗Zi1(始端)、Zi2(终端),则由包含多芯屏蔽电缆的传输线理论,屏蔽层内回路与芯线回路相对于参考导体的电压相等,所以有: 把式(3)代人式(1),即可求得屏蔽效能公式:

培训一:屏蔽效能仿真分析实例

这里我们将向您展示如何使用 MicroStripes 来评估一个电子设备的屏蔽效能。 该设备为一台2U的铝制机箱,其前面板有很多用来通风散热的缝,远端后面板有一块规则的通风板。 盖板和基座之间的缝隙会降低系统的屏蔽效能。模型是通过CAD模型导入并对其做了简化,在模型中加入精简模型的缝隙来加速仿真计算。 创建一个新的项目,并导入CAD模型文件 2UChassis.sat 。在主窗口中双击该模型,在Build 窗口中打开。 在原始的CAD 模型中,基座等部分都是使用实体建模的,为了方便使用精简模型,需要将这些部分转换成二维的形式。 点击图标打开Extract copy窗口,使用enclosure作为名字,然后点击Pick face按钮,用鼠标点击物体EncTopandSides的顶部,该操作将会抽取这个面出来作为一个新的二维物体存在。 点击显示物体控制功能图标,隐藏除enclosure以外的所有物体,关闭窗口。 点击复制命令图标,将enclosure 在矢量方向Y = -3.5上面复制一个(如下图那样操作), 一个新的面将在原来的那个面下面产生,关闭复制命令窗口。

点击直线扫描命令图标,并选取enclosure的一条长边,将其沿着矢量Y = -3.5 扫描,见下图,这个操作将创建机箱的一个侧壁。 对enclosure的另外两条边(不包括前面板)执行同样的操作,关闭直线扫描窗口。 此时的设备外壳已经具有五个面,缺失前面板,随后我们再来处理前面板。

点击布尔运算图标,选择enclosure作为被操作物体(Workpiece),操作符(Operation)选为相加(Unite),然后使用Control键同时选中物体enclosure1、sheet、 sheet_1和sheet_2作为操作物体,不用选中Keep too l,点击Apply按钮然后关闭该窗口。 现在设备外壳的5个面被合并在一起了,名为enclosure。 点击物体显示控制图标,显示物体EncFront,关闭窗口。 前面板上的水平缝隙的宽度比较大,可以比较容易地被划分网格,所以我们将保留前面板的模型不做处理。 点击布尔运算图标,将物体enclosure和EncFront相加,同时不要选择Keep tool,点击Apply 按钮然后点击Close按钮关闭窗口。 此时,前面板就被加入到设备外壳enclosure中去了,这点可以从模型颜色的变化来判断。 点击图标,显示EncRear物体,隐藏其他物体,关闭窗口。 点击测量工具图标,使用取点(Pick Vertex)按钮来确定通风板对角间的坐标范围,通风区域外边尺寸约为: X 范围从 -1.4 到 8 英寸 Y 范围从 -1 到 1.4 英寸

屏蔽效能等级的划分

屏蔽效能等级的划分qZh安规与电磁兼容网 一般结构件的屏蔽效能分为以下六个等级,各级屏蔽效能指标规定如下: E级:30-230 MHz 20 dB;230-1000 MHz 10 dBqZh安规与电磁兼容网 D级:30-230 MHz 30 dB;230-1000 MHz 20 dBqZh安规与电磁兼容网 C级:30-230 MHz 40 dB;230-1000 MHz 30 dBqZh安规与电磁兼容网 B级:30-230 MHz 50 dB;230-1000 MHz 40 dBqZh安规与电磁兼容网 A级:30-230 MHz 60 dB;230-1000 MHz 50 dB T级:比A级高10dB或者以上,和/或对低频磁场、1GHz以上平面波屏蔽效能有特殊需求qZh安规与电磁兼容网 屏蔽效能等级由高至低分别为:T级?A级?B级?C级?D级?E级。一般统称T级和A级为高等级屏蔽效能,B级和C 级为中等级屏蔽效能,D级和E级为低等级屏蔽效能。 一般结构件只需要注明需要达到哪一级即可,但是选用T级时需要注明具体的指标要求和其他特殊要求 机柜通风孔的电磁屏蔽设计 各权威机构或专家对电磁兼容都有自己的见解,互相略有不同。通俗的说电磁兼容( EMC)是设备或分系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。解决电磁兼容应该站在系统的角度,全面地看待问题。电磁兼容涉及电路设计、 PCB布线、电缆设计、系统布局、结构设计等多方面问题,甚至与软件设计都有关系。 2 、解决 EMC 问题的手段 当设备中“电磁干扰源—耦合路径—敏感部件”三要素同时存在时,才会出现 EMI问题。EMC设计就是针对三要素中的一个或几个,采取某些技术措施,限制或消除其影响,从而得到兼容性好、成本和重量可接受的设计。从理论上讲,单板是所有EMI问题的源头,即“电磁干扰源”,是EMC设计的重中之重。应该花费90%的精力放在单板设计上面。结构和电缆屏蔽设计是解决“耦合路径”的有效办法,也是解决RE(目前最棘手的问题)的有效手段,但是一般不要提出太高的要求。由于结构屏蔽的工艺稳定性差、加工安装影响十分大,其一致性差,设计时应该留较大的安全余量。结构的屏蔽是以成本为代价的,要求越高,成本会急剧增加。结构屏蔽是实现产品电磁兼容的重要手段,完整的结构屏蔽体要达到 90dB 的屏蔽效能是毫不困难的。屏蔽体由于散热、部件安装、缝隙等问题降低了屏蔽效能。开孔时必须考虑到屏蔽辐射干扰的因素。电缆设计主要是线缆布局以及是否采用屏蔽电缆。 单板的 EMC 设计、电缆设计这里不予讨论,主要论述结构的屏蔽问题。3 、结构对 EMC 的影响结构设计与产品 EMC指标相关的主要有:辐射发射( RE),辐射敏感度(RS)-- 屏蔽、接地工频磁场敏感度( MS) -- 磁屏蔽静电放电( ESD)-- 接地传导发射( CE),传导敏感度(CS) --滤波器的接地结构设计影响最大的指标是辐射发射( RE),静电放电(ESD),一般不考虑快速瞬态脉冲串(EFT)、浪涌(SURGE)、电压跌落与中断(DIPS)三个指标。4 、结构屏蔽的基础理论按欲屏蔽的电磁场性质分类,通常分为三大类:电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁场屏蔽。 电场屏蔽的基本原理是利用金属屏蔽体的电场屏蔽作用,其必须满足完善的屏蔽和良好接地两个条件才能完成电场屏蔽。 磁场屏蔽的基本原理是利用高磁导率金属屏蔽体进行磁场屏蔽。 电磁场屏蔽的原理主要是基于电磁波穿过金属屏蔽体产生波反射和波吸收的机理。 反射主要取决于波阻抗与金属的阻抗之比。比值越大,反射越大。因此:对于高阻场(电场)主要是反射,低阻场(磁场)几乎没有反射。这就是低频磁场屏蔽十分困难的原因。在高频段,为平面波,其波阻抗固定为 377欧姆。电磁波在金属材料中传输会发身衰减,衰减程度取决于材料的导磁率、导电率。对于电场,导电率高的材料衰减大;对于磁场,导磁率高的材料衰减大。显然,材料越厚,衰减程度大,屏蔽效果好。 5 、缝隙与开孔对电磁屏蔽的影响5. 1 缝隙对屏蔽的影响当屏蔽体存在缝隙时,对反射和衰减的影响较大。 反射:当缝隙最大尺寸大于λ/4时,几乎没有屏蔽效果;小于λ/20时有基本的屏蔽效果,小于λ/100时有理想的屏蔽效果。当缝隙的深度较大时,由于多次反射的累计效果,可以大大提高缝隙的屏蔽效果,这就是波导通风板的原理。衰减:缝隙对电磁波衰减的影响见下图所示,可见由于缝隙的存在减弱了衰减作用。 设在金属屏蔽体中有一无限长缝隙,其间隙为g,屏蔽体厚度为t,入射电磁波的磁场强度为H 0 ,泄漏到屏蔽体中的磁场强度为H p ,当趋肤深度§>0.3g,有 H p =H 0 -?t/g 公式表明: t越大,g越小,泄漏越小。当缝隙的直线尺寸接近波长时,屏蔽体本身可能成为辐射体 单个缝隙的屏效近似计算(平面波) SE = 20 lg (1+N)2/4N + 27.3t/g

带孔缝机箱的屏蔽效能仿真研究

近年来,由于电子元器件高度集成化、小型化,使得电子设备对电磁干扰的敏感性增加,如何提高机箱的抗干扰性能,即机箱的屏蔽效能,因此如何提高带孔缝机箱的屏蔽效能已成为重要的研究课题。 1有限元法及屏蔽效能的介绍 随着计算机技术的迅速发展,在工程领域中,有限元分析 (FEA )越来越多地用于仿真模拟,来求解真实的工程问题,近年来被广泛应用到电磁场问题求解中。有限元法(FEM )是近似求解数理边值的一种数值技术,它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成,对每一单元假定一个合适的近似解,然后推导求解这个求解域总的满足条件,从而得到问题的解。有限元的一个关键步骤是建立离散单元的小矩阵,只要得到了离散单元的小矩阵,就可以将其填充到全域矩阵中[1]。在利用变分原理和离散化方法建立有限元矩阵方程后,求解以节点值为未知数的矩阵方程。将方程写为: Ax=b (1) 式中,系数矩阵A 是一个n *n 方阵,x 是带求解的未知量, b 表示已知量。为了在最短的时间内取得最大的精度,Ansoft HFSS 采取了自适应迭代算法,该算法一开始选用较粗的剖分, 采用上面所给出的方法求解,然后看其进度是否满足要求,如不满足,进一步细化剖分,再次进行求解,直到达到给定的精度。 屏蔽效能SE (Shielding Effectiveness )有时也称屏蔽损耗、屏蔽衰减、屏蔽效果,是指未加屏蔽时某一测点的场强与加屏蔽后同一测点的场强之比,以dB 为单位[2]。其电场屏蔽效能 SE 的表达式为: SE=20lg E 0/E i 式中,E 0是在没有屏蔽体时某一测试点A 处的电场强度,E i 是在加入屏蔽体后统一测试点A 处的电场强度。 2屏蔽机箱实体建模及仿真分析2.1屏蔽机箱的实体建模 以实际屏蔽机箱为研究对象,创建与实际机箱几何尺寸相同的模型,电场中的模型如图1所示:以机箱中心点为坐标原点 (0,0,0)建立300mm×120mm×300mm 的屏蔽机箱,同时在机箱Y0Z 平面上开孔,还要建立一个600mm×240mm×600mm 的Air 空气体,将Air 设置为辐射边界。现实中电磁波的传播是无界的,而计算机仿真时只能对有限空间进行仿真分析,因此 HFSS 设计了Radiation Boundary (辐射边界)对无限的自由空 间进行模拟。在辐射边界表面,二阶辐射边界条件为: (荦×E )tan =jk 0E tan -j 0荦tan ×(荦tan ×E tan )+j 0 荦tan (荦tan ·E tan ) 其中,E tan 是表面电场的切向分量;j 为-1姨。 激励源设定为平面波,沿孔缝面垂直入射,此软件有高性能的前处理程序,能够实现3D 模型的全自动自适应网格剖分,应用者只需设置好自适应的步数和剖分的误差精度,程序就能够进行求解分析,并获得较高的计算精度;在加载、网格剖分后进行求解,求解频率设置为550MHz ,最大迭代步数为30,求解精度为0.1,扫频范围设置为0.01~1GHz ,步进为0.03GHz 。 图1屏蔽机箱 2.2机箱屏蔽效能的影响分析 首先对sl=100mm 、sw=5mm 的孔缝机箱进行仿真分析, 并与实测值进行比较,验证仿真软件的正确性和精确度。在后处理过程中,屏蔽效能的仿真曲线如图2实线所示,虚线是用对数周期天线进行的实测值,可以看出仿真值和实测值有很好的相关性,因为源放置在阻尼很差的屏蔽室内,实测值的屏蔽效能曲线出现抖动是必然的。通过实测值,很好的验证了此软件仿真的 带孔缝机箱的屏蔽效能仿真研究 李英杰(大连交通大学电气信息学院,辽宁大连116028) Study on Shielding Effectiveness Simulation of Enclosure with Apertures 摘 要 利用Ansoft HFSS 软件研究了电磁兼容设计中的孔缝耦合问题,介绍了有限元法的基本原理,对比仿真结果与对数周期天线的测量值,验证了此有限元法的可靠性。通过对带孔缝机箱建模,改变其孔缝的形状、面积等因素进行机箱的屏蔽效能仿真分析,获得了不同情况下的屏蔽效能仿真结果,并指导机箱内电路板的布置。 关键词:孔缝耦合,屏蔽效能,HFSS Abstract This paper studies the problem of apertures coupling by using the Ansoft HFSS softw-are in EMC design,and de-scribed the basic principles of finite element method.Meanwhile,co-mparing simulation results with the measured value of log-periodic antenna,it verified the reliability of this finite element method.Through changing the factors of shape and size of apertures and other factors,the simulation results of shielding effectiveness would be come out in different circu -mstances,and direct the circuit board layout of the inside enclosure. Keywords :apertures coupling,shielding effectiveness,HFSS 带孔缝机箱的屏蔽效能仿真研究 106

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