截止波导管内穿光纤对屏蔽效能的影响与处理
波导管法测量金属丝嵌织织物的微波屏蔽效能
波导管法测量金属丝嵌织织物的微波屏蔽效能张昭环;俞建勇;张鸣;石庆【摘要】In order to study the influence of the way that metal fibers embedded on the anti-microwave performance of fabric ,the cotton fabric embedding stainless steel filament is designed and weaved .The embedding density and the incident angel of microwave impact the effect of shielding efficiency are tested and analyzed .The test results show that shielding efficiency increases with the increase of embedding density of stainless steel filament ,alters little after it reaches the maximum ;the relationship between microwave transmittance and incident angel shows a approximate curve of cosine square ;more ideal shielding effect can be achieved if fabric bidirectionally embedded stainless steel filament ,which will greatly reduce the fluctuation of shielding efficiency while the incident angel changed .%研究防微波织物中金属纤维的嵌织方式对其防微波性能的影响规律。
屏蔽机房的屏蔽要求和措施
屏蔽机房(d e)屏蔽措施和要求基本原理来自法拉第笼设计.在没有做屏蔽(de)情况下,我们(de)电子设备会受到直击雷或间接雷等强(de)影响导致设备无法工作或工作出现异常,最严重时出现损坏,这是比较常见(de)电磁干扰显现,另外一种现象就是,我们在打雷(de)时候听收音机,看电视,使用电脑,收音机会出现“吱啦”(de)噪音,电视机,电脑会出现图像抖动等等,这些都是雷电产生(de)干扰造成(de)电磁干扰.具体(de)措施：使用屏蔽产品,并可靠接地,将外接(de)电磁干扰阻隔在外,把内部(de)设备产生(de)电磁波阻隔在内,这样构成一个等电位体,能够有效屏蔽.电磁屏蔽机房功能要求：1、隔离外界电磁干扰,保证室内电子、电气设备正常工作.2、阻断室内电磁辐射向外界扩散.强烈(de)电磁辐射源应予以屏蔽隔离,防止干扰其他电子、电气设备正常工作甚至损害工作人员身体健康.3、防止电子通信设备信息泄漏,确保信息安全.电子通信信号会以电磁辐射(de)形式向外界传播（即TEMPEST现象）,敌方利用监测设备即可进行截获还原.电磁屏蔽室是确保信息安全(de)有效措施.4、军事指挥通信要素必须具备抵御敌方电磁干扰(de)能力,在遭到电磁干扰攻击甚至核爆炸等极端情况下,结合其他防护要素,保护电子通信设备不受毁损、正常工作.电磁脉冲防护室就是在电磁屏蔽室(de)基础上,结合军事领域电磁脉冲防护(de)特殊要求研制开发(de)特殊产品.电磁屏蔽机房主要国家标准：1国家保密局：处理涉密信息(de)电磁屏蔽室(de)技术要求和测试方法BMB3-1999该标准将屏蔽室分为C级、B级,A级,其中C级屏蔽室屏蔽效能高.2中国人民解放军：军用电磁屏蔽室通用技术要求和检验方法GJBz20219-94军标也分D级、C级、B级,其中D级屏蔽室屏蔽效能最高,不过由于精度要求较高,在一些项目上并不常见.目前实际广泛采用(de)高标准为C级3中国人民解放军国防、人防：防护工程防电磁脉冲设计规范GJB3928-2000、人民防空电磁脉冲防护设计规范RFJ-20014军用涉密信息系统电磁屏蔽体等级划分和测量方法(GJB5792-2006) 现部队多执行此军标,此军标也分D级、C级、B级,其中D级屏蔽室屏蔽效能最高,目前实际广泛采用(de)高标准为C级,且施工单位要具备“DH-01/D型钢板焊接式电磁屏蔽室”军用信息安全产品认证证书.5检测依据：高性能屏蔽室屏蔽效能(de)测量方法GB12190-90机房特殊部位(de)屏蔽1、孔缝屏蔽方法用导电衬垫;卷曲螺旋弹簧;卷曲螺旋屏蔽条;高性能屏蔽条;硅橡胶芯屏蔽衬垫;多重密封条;指形弹片衬垫;金属编织网衬垫;导电橡胶衬电等2、窗(de)屏蔽方法A、截止波导或通风板;B、镀膜或夹金属网(de)屏蔽窗：用于显示器监视器等.3、操作器件(de)处理(如旋钮按键拨动开关等)A、信号频率较高时,可利用截止波导管(de)原理;B、信号频率较低时,可利用隔离舱将其与其他电路部分割离.4、指示灯表盘(de)处理A、金属丝网屏蔽B、截止波导管法C、采用滤波器D、加隔离窗5、穿过屏蔽体(de)导线A、屏蔽电缆与机箱构成全密封体;B、滤波.屏蔽机房(de)接地接地是为了泄放电荷或提供一个基准电位而设置(de)导线连接.接地(de)目(de)有两个,一是为了保护人身和设备(de)安全,免遭雷击、漏电、静电等危害,这类地线称为保护地线,应与真正(de)大地相连接.二是为了保证设备(de)正常工作称为工作地线.1、悬浮地A、设备地线在电气上与参考地及其它导体绝缘,即设备悬浮地;B、为防止机箱上(de)骚扰电流直接耦合到信号电路,有意信号地与机箱绝缘,即单元电路(de)悬浮地.2、单点接地是为许多接在一起(de)电路提供一个共同(de)参考点.并联单点接地最简单,它没有共阻抗耦合和低频地环路(de)问题,因而也就没有骚扰.3、多点接地多点接地能避免单点接地在高频时(de)问题.数字电路和高频大信号电路中必须使用多点接地.和电路通过许多短线(<λ)连接起来,以减少地阻抗产生(de)共模电压.4、混合接地混合接地既包含了单点接地(de)特性,也包含了多点接地(de)特性.如：系统内(de)电源需要单点接地,而射频部分则需要多点接地.混合接地使用电抗性器件使接地系统在低频和高频时呈现不同(de)特性,这在宽带敏感电路中是必要(de).综上所述,屏蔽机房(de)接地应考虑混合接地.影响效能主要有以下因素：1 屏蔽室所用材料.2 屏蔽材料(de)接缝处理.3 屏蔽门.4 通风窗.5 屏蔽窗.6 电源线(de)滤波处理.7 信号线(de)屏蔽处理8电磁屏蔽材料(de)好坏.屏蔽材料采用金属板时,它(de)屏蔽效果： At=δ+20lg{(Z0+Z3)2/4Z0ZS } 分贝由上述公式可知,当已知金属板(de)材料与厚度时,即可计算在不同距离、不同频率、不同场源(de)屏蔽效果.选用δ=钢板,则其在不同场源、不同频率时屏蔽效果均≥120dB.本工程选用厚度为δ=2mm、3mm(de)钢板.施工注意事项1. 在底板和机壳(de)每一条缝和不连续处要尽可能好(de)搭接.搭接(de)程度对壳体(de)屏蔽效能起决定性作用；在屏蔽、通风和强度要求高而质量不苛刻时,用蜂窝板屏蔽通风口,最好用焊接方式保持线连接,防止泄漏.2. 在可能(de)情况下,接缝应焊接.在条件受限制(de)情况下,可用点焊、晓间距(de)铆接和用螺钉来固定.用螺钉或铆接进行搭接时,应首先在缝(de)中部搭接好,然后逐渐向两端延伸,以防金属表面(de)弯曲,在不加导电衬垫时,螺钉间距一般应小于最高工作频率(de)1%,至少不大于1/20波长；3. 要注意由于电缆穿过机壳使整体屏蔽效能降低(de)程度.典型(de)未滤波(de)导线穿过屏蔽体时,屏蔽效能降低30db以上；电源线进入机壳时,全部应通过滤波器盒.滤波器(de)输入端最好能穿出到屏蔽机壳外；若滤波器结构不宜穿出机壳,则应在电源线进入机壳处专为滤波器设置一隔舱；信号线、控制线进入/穿出机壳时,要通过适当(de)滤波器.具有滤波插针(de)多芯连接器适用于这种场合；4. 穿过屏蔽体(de)金属控制轴,应该用金属触片、接地螺母或射频衬垫接地.也可不用接地(de)金属轴而用其它轴贯通,一般采用波导截止频率比工作频率高(de)圆管来做控制轴；必须注意在截止波导孔内贯通金属轴或导线时会严重降低屏蔽效能；5. 在接缝不平整(de)地方,或在可移动(de)面板等处,必须使用高导电率和弹性好(de)导电衬垫或指形弹簧材料；保证紧固方法有足够(de)压力,以便在有变形受力、冲击、震动时保持表面接触；6. 保证同衬垫材料配合(de)金属表面没有任何非导电保护层；7. 可通过截止波导或通风板对窗进行屏蔽,也可以用镀膜或夹金属网(de)屏蔽窗用于显示器监视器等；尽可能在指示器、显示器后面加屏蔽,并对所有引线用穿心电容滤波；在不能从后面屏蔽指示器/显示器和对引线滤波时,要用与机壳连续连接(de)金属网或导电玻璃屏蔽指示器/显示器(de)前面.对夹金属丝(de)屏蔽玻璃,在保持合理透光度条件下,对30～1000m(de)屏蔽效能可达50～110db.在透明塑料或玻璃上镀透明导电膜,其屏蔽效果一般不大于20db；8. 在操作器件（如旋钮按键拨动开关等）(de)处理方面,当信号频率较高时,可利用截止波导管(de)原理；当信号频率较低时,可利用隔离舱将其与其他电路部分割离；9. 指示灯表盘处理可以采用：金属网屏蔽、截止波导管法、滤波器、加隔离窗；10. 屏蔽机房内一般考虑混合接地,一般把设备地线分成类：电源地和信号地.设备中各部分(de)电源地线都接到电源总线上,所有信号地都接到信号总线上.两根总线最后汇总到公共(de)参考地.电子屏蔽技术已经不仅仅是政府、企业(de)一种保密手段,更会在国家(de)重要安全领域起到至关重要(de)作用,比如军事战争中(de)电子对抗、航空航电技术(de)安全等等,将来随着无线技术(de)发展,信号分离、过滤技术、加密手段(de)提高,屏蔽技术也将得到更大(de)发展.。
屏蔽机房
屏蔽机房一、电磁屏蔽室简介电磁屏蔽室是电磁兼容（EMC）领域的重要内容，电磁屏蔽室就是一个钢板房子，冷轧钢板是其主体屏蔽材料。
包括六面壳体、门、窗等一般房屋要素，只是要求严密的电磁密封性能，并对所有进出管线作相应屏蔽处理，进而阻断电磁辐射出入。
电磁屏蔽室有钢板拼装式、钢板焊接式、钢板直贴式及铜网式四大类。
拼装式为厚度1.5㎜钢板模块拼装而成，生产、安装工艺较简单，适用于小面积、屏蔽效能要求一般的工程。
可拆卸移建，但移建后屏蔽效能明显降低。
钢板焊接式屏蔽室采用2～3㎜冷轧钢板与龙骨框架焊接而成，屏蔽效能高，适应各种规格尺寸，是电磁屏蔽室的主要形式。
直贴式和铜网式用于屏蔽效能要求较低的简易工程。
二、电磁屏蔽室遵循的相关国家及行业标准规范（一）工程设计遵循的相关国家及行业标准规范：1、国标GB50174-93《电子计算机房设计规范》2、国标GB30003-93《电子计算机机房施工及验收规范》3、国标GBT16-87《建筑内部装修设计防火规范》4、国标《电磁屏蔽室工程施工及验收规范》5、国标GB6650-86《计算机机房活动地板技术要求》6、国标GBJ32-82《电气装置安全工程施工及验收规范》7、国标GBJ19-87《采暖通风与空气调节设计规范》8、YD/T754-95《通讯机房静电防护通则》9、GB8702-88《电磁辐射防护规则》10、GB-12190《高性能屏蔽室屏蔽效能的测量方法》11、《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例》（二）屏蔽室屏蔽效能：模拟干扰源置于室外时，屏蔽室由安放前后的电场强度，磁场强度或功率之比。
磁场14KHz — 450KHz ≥70dB 500KHz — 20MHz ≥90dB平面波50MHz ——1GHz ≥100dB微波1GHz——10GHz ≥100dB三、电磁屏蔽室的主要功能：（一）隔离外界电磁干扰，保证室内电子、电气设备正常工作。
特别是在电子元件、电器设备的计量、测试工作中，利用电磁屏蔽室（或暗室）模拟理想电磁环境，提高检测结果的准确度。
屏蔽效能的计算
近场高频磁场，应采用高导电率金属，因频率较高时，磁 损将增加，高磁导率材料的屏蔽效果并不理想。
远场电磁屏蔽应采用高导电率金属并良好接地。
实践表明，低频磁场是在线监测中最难屏蔽的，主要因为，
为解决强磁场下，屏蔽材料的磁饱和问题，可采用双 层屏蔽。
H0
H1
H2
低导磁率 高饱和强度材料
高导磁率 低饱和强度材料
另一种较常用的复合屏蔽，是在高导磁材料表面涂覆 高导电材料。
这种屏蔽材料对高频和低频电磁干扰都有比较理想 的屏蔽效能。
硅钢 铜 镍
§ 6.1.3 孔缝屏蔽
屏蔽效能的计算，通常认为屏蔽体是一个完全封闭的金 属壳。但实际上任何屏蔽箱体都存在必要的穿孔和缝隙。
L
L1
CY1
CX
CY2
E
NE
L2
(a) 电源滤波器外观
(b) 等效电路
1. 插入损耗
金属板的综合屏蔽效能可表示为：
SE = A + R + B (dB)
（6-3）
A — 吸收损耗；R — 反射损耗； B — 多重反射修正因子。
1. 吸收系数 A
A 0.131t frr (dB)
（6-4）
t — 金属板厚度(mm)； f—辐射频率； r—金属板相对导磁率； r—金属板相对导电率。
为了避免走线引入附加电感，连接旁路和去耦电容器 的引线要尽量短直。
§ 6.2.3 电源滤波器
由于在现场，电源是许多设备公用的，同时公共电源通常也无屏蔽 措施。所以在线监测设备的电源线是引入传导干扰的主要来源。
屏蔽机房解决方案
数据机房在没有做屏蔽的情况下，电子设备会受到直击雷或间接雷等强电磁干扰源的影响导致设备无法工作或工作出现异常，最严重时出现损坏，这是比较常见的电磁干扰显现，另外一种现象就是，在打雷的时候听收音机，看电视，使用电脑，收音机会出现"吱啦"的噪音，电视机，电脑会出现图像抖动等等，这些都是雷电产生的干扰造成的电磁干扰。
具体的措施能够使用屏蔽产品，并可靠接地，将外接的电磁干扰阻隔在外，把内部的设备产生的电磁波阻隔在内，这样构成一个等电位体，能够有效屏蔽电磁干扰。
屏蔽机房建设规则影响屏蔽机房效能主要有以下因素：1、屏蔽室所用材料2、屏蔽材料的接缝处理3、屏蔽门4、通风窗5、屏蔽窗6、电源线的滤波处理7、信号线的屏蔽处理机房电磁屏蔽工程的保护1．在施工中不得在屏蔽壳体内喷洒水或其它有腐蚀性的液体。
2．对施工结束的机房屏蔽体及其它安装附件要及时做防腐处理。
防腐要求应符合《建筑防腐工程施工及验收规范》（TJ212-76 ）中的有关规定的要求。
3．对于焊接缝应按规定检查焊接效果，合格后对焊缝应及时作防腐处理。
4．对电磁屏蔽体有关的各种管道、电缆等应按有关规定进行保护处理。
机房电磁屏蔽工程的测试1．机房屏蔽壳体与原建筑的地面、墙体、楼板的绝缘性能测试应符合要求2．机房屏蔽效能的测试3．电磁屏蔽效能的测试应按设计要求确定.测试的方法应按《高效能屏蔽室屏蔽效能测试方法》执行。
屏蔽机房整体建设步骤屏蔽机房整体建设一般包括以下几个方面：综合布线、抗静电地板铺设、棚顶墙体装修、隔断装修、UPS电源、专用恒温恒湿空调、机房环境及动力设备监控系统、新风系统、漏水检测、地线系统、防雷系统、门禁、监控、消防、报警、屏蔽工程等。
一、防静电地板铺设机房工程的技术施工中，机房地面工程是一个很重要的组成部分。
机房地板一般采用防静电活动地板-屏蔽室。
活动地板具有可拆卸的特点，因此，所有设备的导线电缆的连接、管道的连接及检修更换都很方便。
截止波导管概念与应用
截止波导管的概念与应用金属这与电路中的高通滤波器十分相象与滤波器类似，波导管的频率特性也可以用截止频率来描述，低于截止频率的电磁波不能通过波导管，高于截止频率的电磁波可以通过波导管利用这个特性，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：fc=15×109 /l式中：l是矩形波导管的开口最大尺寸，单位是cm，fc的单位是Hz圆形波导管的截止频率：fc=17.6×109 /d式中：d是圆形波导管的内直径，单位是cm，fc的单位是Hz六角形波导管的截止频率：fc=15×109 /w式中：w是六角形波导管的开口最大尺寸，单位是cm，fc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×fc×t×10-9（1-（f/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），fc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﹤fc /5），则公式化简为：A=1.8×fc×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Fmax和屏蔽效能SEB) 确定截止波导管的截止频率Fc ，使fc≥5FmaxC) 根据Fc ，利用计算Fc的方程计算波导管的截面尺寸dD) 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以用螺钉之间的间距，截止波导的长度用重叠的宽度，截止波导的截止频率由螺钉之间的间距计算确定当间距较大时，波导管的截止频率较低，可能对大部分干扰起不到衰减的作用。
电磁屏蔽室A级技术方案
电磁屏蔽室技术方案(A级)一、 设计依据《处理涉密信息电磁屏蔽室技术要求和测量方法》BMB3-1999《高性能屏蔽室屏蔽效能的测量方法》GB 12190-2006《电磁屏蔽室工程施工及验收规范》SJ31470-2002《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005本招标文件所付相关各专业图纸其他相关国家标准、规范二、 电磁屏蔽室简介计算机、通信机及电子设备在正常工作时会产生一定强度的电磁波，该电磁波可能会对其它设备产生干扰或被专用设备所接收，以窃取其工作内容。
同时，这些电子设备也需要在小于一定强度的电磁环境下保证其正常工作。
屏蔽就是用金属板体（金属网）制成六面体，将电磁波限制在一定的空间范围内使其场的能量从一面传到另一面受到很大的衰减。
屏蔽室就是利用其屏蔽的原理，用金属材料制成一个六面体房间，由于金属板（网）对入射电磁波的吸收损耗、界面反射损耗和板内反射损耗，使其电磁波的能量大大的减弱，而使屏蔽室产生屏蔽作用。
屏蔽室的屏蔽性能以屏蔽效能来进行考量。
S=E0/E1 或S=H0/H1S——屏蔽效能E0（H0）——没有屏蔽体时空间某点的电场强度（磁场强度）E1（H1）——有屏蔽体时被屏蔽空间在该点的电场强度（磁场强度）在屏蔽效能的计算与测试中，往往会遇到场强值相差悬殊（可达上千百万倍的信号），为了便于计算及表达，通常采用对数单位—分贝（dB）进行度量。
定义为S E=20lg E0/E1S H=20lg H0/H1由于屏蔽室内通常有人员和设备在里面工作，因此屏蔽室六面密闭的同时，必需留有人员及设备进出的屏蔽门，良好的通风，室内所需的电源，信号的进出，必备的室内装修，以确保屏蔽室能正常工作。
因此影响屏蔽室屏蔽效能主要有以下因素：屏蔽室所用材料屏蔽材料的接缝处理屏蔽门通风窗屏蔽窗电源线的滤波处理信号线的屏蔽处理(一)屏蔽壳体：组成屏蔽壳体的内容主要有六面屏蔽材料、材料之间的连接、支撑龙骨。
屏蔽材料：当屏蔽材料采用金属板时，它的屏蔽效果：At=8.68t/δ+20lg{(Z0+Z3)2/4Z0Z S } 分贝由上述公式可知，当已知金属板的材料与厚度时，即可计算在不同距离、不同频率、不同场源的屏蔽效果。
基于有限元方法的波导管结构电磁屏蔽屏蔽效能分析
电子器件
Chinese Journal of Electron Devices
Vol． 37 No． 6 Dec. 2014
Analysis of Electromagnetic Shielding Effectiveness for Waveguide Based on FEM
长度相同时的屏蔽效能。
表 1 总面积相同、通孔间距以及长度相同时箱体的屏蔽效能
频率 / GHz
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
圆形波导管 / dB 72.5
60.3
52.9
47.1
41.8
35.1
14.0
29.8
32.6
32.3
矩形波导管 / dB 73.5
61.5
54.5
WANG Lilong,WU Mingzan∗,LI Zhu
( School of Automation,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing 210094,China)
Abstract:A method joining waveguide out of the shield structure is presented,by using the effect of the attenuation of high-frequency electromagnetic waves in waveguide to improve shielding effectiveness. Finite element method is used to modeling and simulation of the waveguide length,thickness and the shape. The simulation results show that: in the range of the 0.1 GHz ~ 1 GHz frequency,the shielding enclosure shielding effectiveness with the increase of length and thickness of the waveguide has improved 15 dB and also improved a little on the rectangular and circular waveguide. According to the actual situation to choice a reasonable length and the thickness of the waveguide,the electromagnetic immunity of the weak signal processing circuit can be improved. Key words:weak signal;wave guide;electromagnetic shielding;finite element method EEACC:1310 doi:10.3969 / j.issn.1005-9490.2014.06.012
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以上 将圆波导管加长到２０ｃｍ或调整波导半径就认为可以
满足要求 这样计算和应用的问题是忽略了圆波导管分析
中的ｋ 等参数 是假定圆波导管中的介质是理想的
Ｃ
Ｃ
即无耗 均匀 无色散和各向同性的线性介质 而实际上
除了低耗 弱色散性的干燥空气介质 穿越圆波导管的光
纤或其他物质的介电参数与分析中的理想介质无近似性
还存在这两种波的混合型波 在混合型波中 当ＴＥ波能
量较强时 其混合模可记为ＨＥ 混合模是介质波导的 １１
主模 单模 无最低截止频率 它的导波方式是沿Ｚ轴按
ｅｘｐ －ｊ Ｚ 规律传播 与表面波一样 借助圆波导管内光
纤与空气介质交界的表层传播
这时管内的电磁场总能量在光纤和空气中的分配
以Ｗ 和Ｗ 来表示 当相对介电常数和波导管中光纤捆扎
Ｃ
Ｃ
内半径Ｒ以及贝塞尔函数的根 有如下关系 ｍｎ
１
式中
＝ ｋ Ｒ 与圆波导管内场模式有关 对Ｔ Ｍ
ｍｎ
Ｃ
ｍｎ
波 是ｍ阶贝塞尔函数Ｊ ｒ ＝０的第ｎ个根值 对
ｍｎ
ｍｎ
ＴＥｍｎ波 用 ｍｎ＇表示ｍ 阶贝塞尔函数Ｊｍｎ＇（ｒ ）＝０的第
ｎ个根值
图１ 圆波导管及坐标系
３ 按照贝塞尔函数的根值表 可求出圆波导 ｍｎ
以某屏蔽室工程为例 屏蔽室要求外界频率ｆ＝１０ＧＨｚ
以下的电磁波在进入圆波导管 Ｒ＝０．８ｃｍ １５ｃｍ处的衰
减满足Ｌ（ｄＢ） －１００ 具体计算为 已知 ＝３ｃｍ
ＴＥ ＝２．７３ｃｍ Ｚ＝１５ｃｍ 由式 ２ 得 ＝０．９５４／ｃｍ 再
Ｃ
１１
由式 ３ 得 Ｌ（ｄＢ）＝－１２４ ｄＢ 满足要求 如衰减在１６０（ｄＢ）
Keywords
ｃｕｔ－ｏｆｆ ｗａｖｅ－ｇｕｉｄｅ ｐｉｐ， ｃｕｔ－ｏｆｆ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ， ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ， ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ
１ 前言
在电磁屏蔽室的建设中 通信线缆中的光纤通常使
用圆柱截止波导管做为屏蔽室内外连通的器件 这是应
万方数据
2006.3
截止波导管内穿光纤对屏蔽效能的影响与处理
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
黄海， Huang Hai 空军工程设计研究局
安全与电磁兼容 SAFETY & EMC 2006(3)
参考文献(3条) 1.谢处方;饶克谨 电磁场与电磁波 2004 2.杨克俊 电磁兼容原理与设计技术 2005 3.张瑜;郝文辉;高金辉 微波技术及应用 2006
摘要 从截止波导和介质波导两个方面分析了截止波导管穿光纤对屏蔽室的影响 认为引起屏蔽效能降低
的原因是波导管端口辐射和端口边缘绕射 并给出了实际应用中的改善方法 关键词
截止波导管 截止频率 光纤 屏蔽效能 衰减 Abstract
Ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｉｎ ｃｕｔ－ｏｆｆ ｗａｖｅ－ｇｕｉｄｅ ｐｉｐ ｏｎ ＥＭ ｓｈｉｅｌｄｅｄ ｒｏｏｍ ｆｒｏｍ ｔｗｏ ａｓｐｅｃｔｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｃｕｔ－ｏｆｆ ｗａｖｅ－ｇｕｉｄｅ ａｎｄ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｗａｖｅ－ｇｕｉｄｅ． Ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｂａｓｅ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｒｏｍ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｄｇｅ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｖｅ－ｇｕｉｄｅ ｃｕｔ ａｎｄ ｌａｓｔｌｙ ｇｉｖｉｎｇ ｏｕｔ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．
５ 提高穿满光纤的圆波导管屏蔽性能的方法
１ 增大微波能量的衰减 光纤表面与波导内壁空间是混合模ＨＥ 的传输通
１１
道 衰减管内电磁能量使用以下措施 见图３
图３ 光纤与圆波导管结合示意 ａ． 将光纤与波导空隙涂覆一层吸波高耗物质 涂覆 长度长于波导管两端各 ／４ ｂ． 圆波导管内表面涂覆２－２．３ｍｍ厚度吸波高耗层 增大管壁的损耗
ｉ
ａ
半径Ｒ＇确定后 Ｗｉ／Ｗａ ２Ｒ＇／ 如图２所示 当２Ｒ＇／ ０．２
时 Ｗ ／Ｗ ０．００１ ０．０４ 光纤内外能量分配差别不大 ｉａ
光纤与圆波导内壁空间构成了混合模ＨＥ 的传输通道 １１
图２ 介质波导传输电磁能量的分配曲线
圆波导管原有的截止衰减特性被破坏 所以穿光纤后 圆 波导管构成可导波系统 在圆波导管端口必然存在辐射 和端口边缘绕射 这种情况下 屏蔽室效能会大大下降
４ 圆波导管穿满光纤后的电磁场模式及导波
方式
圆波导管内的光纤 既是光信号的传输线 也是微
波的导波介质 为简便起见 不考虑介质的非均匀性 将
充满光纤的圆波导管看为准介质波导传输系统 应用介
质波导的结论 对穿满光纤的圆波导管的传输性能可以
做出合乎实际的评估
穿满光纤后的圆波导管内 不光存在ＴＥ和ＴＭ型波
衰减特性在电磁场理论著述中已有分析 本文引用一些
结论以说明问题
１ 圆波导管中的电磁场结构 也称模式或模 形
式 结构上的圆对称性 使得其只适合传输具有圆对称性
的Ｔ Ｅ ｍｎ和Ｔ Ｍ ｍｎ模型波 ｍ ｎ 是模式号 ｍ 表示场量沿 变化一周 ３６０ 的周期数 ｎ表示场量在闭区间０ ｒ Ｒ
上的节点数
２ 圆波导的截止波数ｋ 截止波长 与圆波导管
用了圆波导在一定的半径下 对应有一个最低截止频率
ｆ 当ｆ＜ｆ 时 进入该圆波导的电磁波即被衰减掉 但当
Ｃ
Ｃ
圆波导管内穿满光纤后 其原有的截止衰减特性被破坏
屏蔽室效能将会受到影响 本文在定性分析其物理原因
的基础上 提出改善圆波导管屏蔽性能的可行办法
２ 圆波导中的电磁波截止衰减特性
圆波导管的分析计算采用圆柱坐标 如图１ 其截止
２ 增大圆波导管端口损耗
注 ａ． Ｌ＝ ／４ 为波导管最大泄露峰值频率对应的中心波长
ｂ． 阻抗 Ｚ ＝０ 短路 Ｚ ＝ 开路
Ａ
Ｂ
ｃ． 盖内Ｌ 段环形空间充填吸波高耗物质
图４ 端口遏制盖平剖面示意
按照泄露的峰值频率设计具有遏制槽的端口盖 见图４ 安装在波导管端口，以消除波导管端口辐射和 绕射泄露
长最长 具有最低的截止频率ｆＣ
４ 圆波导管的截止衰减特性
ＴＥ 波的能量沿Ｚ轴呈指数ｅｘｐ －２ Ｚ 规律衰减 １１
快速截止 为衰减系数 它与 以及工作波长 的关 Ｃ
系是
２
万方数据
2006.3
SHIELDING TECHNOLOGY & SHIELDING MATERIAL
以分贝单位表示为 ３
３ 实际屏蔽室工程的做法与问题
中各模式的截止波长 Ｃ
对ＴＭ 和ＴＭ 有 ＝３．８３１７ ＝２．４０４８ １１ຫໍສະໝຸດ ０１１１０１
对ＴＥ１１和ＴＥ０１有 １１＝１．８４１２ ０１＝３．８３１７
分别带入 １ 式得
ＴＭ ＝１．６４Ｒ
ＴＭ ＝２．６１３Ｒ
Ｃ
１１
Ｃ
０１
ＴＥ ＝３．４１３Ｒ ＴＥ ＝１．６４Ｒ
Ｃ
１１
Ｃ
０１
由此可见 ＴＥ 是圆波导管中的主模 它的截止波 １１
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屏 蔽 技 术 与 屏 蔽 材 料
截止波导管内穿光纤对屏蔽效能的影响与处理
Electromagnetic Shieding Effectiveness Analysis of Cut-off Wave-guide with Optical Fiber and Solution
空军工程设计研究局 黄海
参考文献
［１］ 张瑜， 郝文辉， 高金辉． 微波技术及应用． 西安电子科技 大学出版社，２００６．
［２］ 杨克俊． 电磁兼容原理与设计技术． 人民邮电出版社， ２００５．
［３］ 谢处方，饶克谨．电磁场与电磁波．高等教育出版社 ２００４．
编辑：王淑华 E-mail: wangsh@