带孔缝机箱的屏蔽效能仿真研究
１Ｏ６ 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
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ ｗｉｔｈ Ａｐｅｒｔｕｒｅｓ
李英杰 （大连交通大学电气信息学院，辽宁大连１１６ｏ２８）
摘 要
利用Ａｎｓｏｆｆ 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 Ａｎｓｏｆｌ ＨＦＳＳ ｓｏｆｔｗ－ａｒｅ ｉｎ ＥＭＣ ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ ｄｅ—
ｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ＣＯ—ｍＲｅｒｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｖａｌｕｅ ｏｆ
ｌｏｇ－ｐｅｒｉｏｄｉｃ ａｎｔｅｎｎａ，ｉｔ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｉｓ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈ１）ｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ｓｉｚｅ
ｏｆ ａｐｅｒｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｆａｃｔｏｒｓ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｍｅ ｏｕｔ ｉｎ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｃｉｒｃｕ—
ｍｓｔａｎｃｅｓ，ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｓｉｄｅ ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｐｅｒｔｕｒｅｓ ｃｏｕｐｌｉｎｇ．ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ，ＨＦＳＳ
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”］。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，Ａｎｓｏｆｆ
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 ］。其电场屏蔽效能
ＳＥ的表达式为：
ＳＥ＝２ＯＩｇ Ｅｏ／Ｅ
式中，Ｅ。是在没有屏蔽体时某一测试点Ａ处的电场强度，Ｅｉ
是在加人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３００ｍｍｘ１２０ｍｍｘ３００ｍｍ的屏蔽机箱，同时在机
箱Ｙ０Ｚ平面上开孔，还要建立一个６００ｍｍｘ２４０ｍｍｘ６００ｍｍ
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：
（ＶｘＥ） Ｊｋｏ 一 Ｖ坦ｎＸ（ ｘ ）十 Ｖ捃几（ ‘Ｅ 鲫） 、Ｏ 、０ 其中，Ｅ 是表面电场的切向分量；ｊ为、／一１。
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Ｏ．Ｏ３ＧＨｚ。
图１屏蔽机箱
２．２机箱屏蔽效能的影响分析
首先对ｓｌ＝ｌ０Ｏｍｍ、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 《工业控制计算机》２０１２年第２５卷第３期 １Ｏ７
ＨＦｓｓ仿毒值
｝ ． 时数用．ＩＩ 天线的潮量使 ‘
’
一 ． ｊ
图２屏蔽效能实测值与仿真值
正确性和精确度，可以利用此软件进行更深层次的研究。
２．３孔缝大小对机箱屏蔽效能的影响
保持机箱的尺寸大小不变，将孔缝的大小进行调整，孔缝
分别调整为ｓｌ＝１００ｍｍ、ｓｗ＝３０ｍｍ，ｓｌ＝２００ｍｍ、ｓｗ＝３０ｍｍ这
两种情况，仿真结果如图３所示，由曲线图中可以看出，在同一
频率上，随着孔缝的增大，屏蔽效能是减小的；同一孑Ｌ缝曲线上，
随着频率的增加，屏蔽效能也是减小，这是因为越接近孔缝Ｅ场
电平越高。还可以看到在Ｏ－７ＧＨｚ左右的时候出现了负的屏蔽
效能，此时出现了谐振，即电场得到增强。
曼
毫
耋 ｓｗ＝Ｓｍｍ，ｓｌ＝ｌＯｃｍ
Ｉ｜ ｓｗ＝ｍｍ。＝ｌ３Ｏｍ，ｓｌ２Ｏｃｍ ｊ
＼＼ —、
＼ ＼．
、． ／ ／
ＦｒｅｑｌＧＨｚｌ
图３不同尺寸孔缝的屏蔽效能曲线
｝一一｝…一 ｄｌ三 ６ｏｎｌ１５，ｌ２４０ｒａｍ． 一
｝
～
｝ ｛ ｝ｌ｛ ｛
Ｆｒｅｑ｜ＧＨｚｌ
图４不同位置处屏蔽效能曲线
２．４机箱内不同位嚣处的屏蔽效能
对于屏蔽机箱内不同位置，其屏蔽效能也不同。取距孔缝中
心的距离分别为ｄｌ＝６０ｍｍ、ｄ２＝１５０ｍｍ、ｄ３＝２４０ｍｍ，进行仿
真后，得出不同位置处的屏蔽效能曲线如图４所示，从图中看以
看出，屏蔽效能随着远离孔缝而得到提高，因此，在布置电路时，
应尽量将敏感电路或元器件远离孔缝放置。 ２．５孔缝形状对机箱屏蔽效能的影响
不同形状的孔缝会对机箱屏蔽效能产生巨大的差异，下面
将采用长方形和圆形孔隙进行仿真分析，每一种情况下的孔缝
面积都是３０００ｍｍ２，其它条件保持不变，计算的结果如图５所
示。从曲线图中可以看出，相同孑Ｌ缝面积下，圆形孔比长方形孔
的屏蔽效能高１０ｄＢ左右。因此，在选择开孑Ｌ的时候应尽量选择
圆形的开孔形式。
艟孔 ｌ 长蠢彤飘 ～
、．＼ ＼＼
～—、 —’－ 、 、、
ＦｒｅｑＩＧＨｚｌ 图５不同开孔形状下的屏蔽效能
２．６孔缝数目对机箱屏蔽效能的影响
通过上面的结论，这里将选择不同圆孔数目进行机箱屏蔽
效能的仿真。同样，每一种情况下的开孔面积仍为６０００ｍｍ ，仿
真分析结果如图６所示。从仿真曲线图中可以看出，具有更多且
更小的孔缝会改善机箱的屏蔽效能。因此，在设计机箱时，应用
更多的小的孔缝来代替大的孔缝设计。
ｌ魏 ｜ ４毪 蚍
。～＼ ＼ ＼
ＦｒｅｑＩＧｌｌｚｌ 图６不同圆孔数目下的屏蔽效能 ３结束语
屏蔽机箱由于通风、散热等需要，其表面需要做开孔设计，
真正影响屏蔽机箱屏蔽效能的因素有两个：一是屏蔽机箱表面
是否是导电连续的；二是是否有导体直接穿过屏蔽机箱。从以上
不同开孔情况的电场屏蔽效能曲线中可以看出，孔缝的大小和
形状直接影响着屏蔽机箱的屏蔽效能，特别是在谐振频率处屏
蔽效能最差；在相同面积的圆形和长方形孔缝中，圆形孔缝的电
场屏蔽效能最高，在机箱设计时最好采用圆形孔缝作为通风孔；
在开孔面积相同情况下，采用孔阵比单孑Ｌ的屏蔽效能要高很多。
参考文献
［１］曹善勇．Ａｎｓｏｆｔ ＨＦＳＳ磁场分析与应用实例［Ｍ］．北京：中国水利水电
出版社，２０１０ ［２】周志敏，纪爱华．电磁兼容技术：屏蔽・滤波・接地・浪涌・工程应用
［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００７
［收稿日期：２０１１．１２．６］ ∞ －喜 ＩｐＰｌＩＨ
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emc结构设计
百度文库 - 让每个人平等地提升自我
1 [导读]电磁屏蔽是利用金属板、网、盖、罩、盒等屏蔽体阻止或减小电磁能量传播所采取的一种结构措施
李永梅（东南大学成贤学院 江苏南京 210088）
【摘 要】EMC设计是电子设备设计中的重要环节。本文依据EMC的基本原理，综合考虑了屏蔽材料、屏蔽方式、缝隙和孔的处理等诸多因素，结合机械加工的手段和工艺，对机箱EMC的结构设计方法进行分析和探讨。
【关键词】机箱；电磁屏蔽；结构设计
1.引言
随着科学技术的迅速发展，现代各种电子、电气、信息设备的数量和种类越来越多，性能越来越先进，其使用场合和数量密度也越来越高。这就使得电子设备工作时常受到各种电磁干扰，包括自身干扰和来自其它设备的干扰，同时也对其它设备产生干扰[1]。在这种情况下，要保证设备在各种复杂的电磁环境中正常工作，则在结构设计阶段就必须认真考虑电磁兼容性设计。如果忽视了这一问题,到新产品使用时，干扰问题就会暴露出来。因此及早地解决电磁干扰问题是电子设备机箱结构设计时必须考虑的重要环节。
2.理论基础
电子设备结构中常见的电磁干扰方式主要有传导干扰和辐射干扰两种，因此电磁兼容（EMC）设计的主要方法有屏蔽、滤波、接地等。
2.1屏蔽
电磁屏蔽是利用金属板、网、盖、罩、盒等屏蔽体阻止或减小电磁能量传播所采取的一种结构措施。常用的方法有静电屏蔽，磁屏蔽和电磁屏蔽。电子设备结构设计人员在着手电磁兼容性设计时，必须根据产品所提出的抗干扰要求进行有针对性的电磁屏蔽设计。屏蔽通常有静电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽三种。
2.2滤波
电路中的干扰信号常常通过电源线、信号线、控制线等进入电路造成干扰，所以对公用电源线及通过干扰环境的导线一般均要设置滤波电路。
2.3接地
接地问题在电磁兼容性设计中也是一个极其重要的问题，正确的接地方法可以减少或避免电路间的互相干扰。根据不同的电路可用不同的接地方法。通常组合单元电路接地有串联一点接地、并联一点接地和多点接地三种方式。整机接地方式也是保障产品电磁兼容性的主要措施之一。由于其功能不同，故电路差别甚百度文库 - 让每个人平等地提升自我
屏蔽机房的屏蔽要求和措施
屏蔽机房(de)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
屏蔽技技术(三)
・ＥＭＣ ＣＩ ＡＳＳＲ（）（）Ｍ・
（上接２００９年第６期８５页）
４－３．１ｌ截止波导技术
波导都具有特定的截止频率，低于其截止频率，电
磁波将无法在其内部有效传播。实际上，波导对低于其截
止频率６０％的频率上的信号的衰减量要远高于屏蔽机
箱上同等尺寸的孑Ｌ缝，如图４Ｗ所示。
图４Ｗ波导的截止特性使其比同样尺寸的孔缝泄漏更少
当波导横截面的最大尺寸ｇ（直径或最长的对角线）
为半个波长时，其对应的频率为波导的截止频率。所以，
在空气或真空中 ＝１５０／ｇ ＭＨｚ，其中ｇ的单位为ｍ。如
果ｇ的单位为ｍｍ，则公式中截止频率的单位为ＧＨｚ。
当信号频率低于波导的截止频率时，波导对信号的
衰减量取决于其深度（ｄ）与其最长截面尺寸（ｇ）的比值。
对于频率低于波导截止频率６０％的信号，波导对其的衰
减量是连续的，约为２７ｄ／ｇ，则：
●ｇ／ｇ＝２．ＳＥ＝５４ ｄＢ
●ｄ／ｇ＝３．ＳＥ＝８１ ｄＢ
●ｄ／ｇ＝４．ＳＥ＝１０８ ｄＢ 图４Ｘ中的曲线显示了截止波导的泄漏量很小，从
而具有较高的屏蔽效能，而同等截面尺寸的孔缝（ｄ很
小）具有较高的泄漏量。
在对屏蔽机箱进行设计时，如果能将所有的孑Ｌ缝都
设计成截止波导的形式，则机箱整体的屏蔽效能会显著
提高，为了实现这一目标，还必须保证这些截止频率必须
是最高关注频率的两倍以上。
ＳＡＦＥＴＹ＆ＥＭＣ Ｎｏ．１ ２０１０ 瓣
∞ ∞ 钧
Ｏ 屏蔽技木仨）
Ｓｈｉｅｌｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ Ｐａｒｔ ３
Ｋｅｉｔｈ Ａ１Ｔｎｓｔｒｏｎｇ著李晓辉译
０ ＇ ２ Ｏ Ｓ １ ２ ５ １ａ ２Ｏ ５Ｏ ｆ／ＧＨｚ ｄ：波导深度（ｍｍ，波导的纵深） ｇ＝口面尺寸（ｍｍ，孔缝的最大尺寸） 图中所示的波导均填充空气（真空） 图４Ｘ一些截止波导的屏蔽效能曲线
值得注意的是，对于任何孔缝，只要有金属导体穿
过截止波导，就会彻底破坏其屏蔽效能，进而破坏整个机
箱的屏蔽效能，不管这个金属导体用于何种功能，其结果
FDTD方法分析金属机箱的屏蔽特性
三
ＦＤＴＤ方法分析金属机箱的屏蔽特性
ＦＤＴＤ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｉｃ ＢｏｘⅣｊ Ａｐｅｒｔｕｒｅｓ
周姗，张振新，沈华春（西安电子科技大学机电工程学院，陕西西安７１００７１）
Ｚｈｏｕ Ｓｈａｎ．Ｚｈａｎｇ Ｚｈｅｎ－ｘｉｎ，Ｓｈｅｎ Ｈｕａ－ｃｈｕｎ（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ—ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ｄｉａｎ Ｕ．ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｓｈａｎｘｉ Ｘｉ’ａ｜１ ７１００７１）
摘 要：文中采用时域有限差分法对带孔缝机箱的屏蔽特性进行了仿真分析。比较了人射场极化方式不同的 情况下机箱的屏蔽特征，得出的分析结论可用于指导机箱的电磁屏蔽设计和防护。 关键字：时域有限差分算法；屏蔽；耦合；电磁兼容 中图分类号：ＴＮ９８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－０１０７（２００８）０９—００８０－０３ ＾ｈ摹ｔ哺ｎ：Ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｂｏｘ ｗｉｔｈ ａｐｅｒｔｕｒｅｓ ｌｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ＦＤＴＤ．Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｂｏｘ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄ计ｆｅｒｅｎ【ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｃｉｄｅ￣ｗａｖｅ｝ｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ Ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ Ｃａｎ ｂｅ ｈｅｌｐｆｕｌ ｔｏ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｂｏｘ ｗｉｔｈ ａｐｅｒｔｕｒｅｓ ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＦＤＴＤ：ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ；ｃｏｕｐｌｉｎｇ；ＥＭＣ ＣＬＣ ｎｕｍｂｅｒ：ＴＮ９８ Ｄｏｃｕ￣ｃｏｄｅ：Ａ Ａ喇・ＩＤ：１００３－０１０７（２ＯＯ８）Ｏ９一ＯＯ８Ｏ一０３
缝隙对屏蔽效能的影响分析
第６卷第３期
２００８年６月 信 息 与 电 子 工 程
ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏ１．６，Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．，２００８
文章编号：１６７２－２８９２（２００８）０３－０１７６－０４
缝隙对屏蔽效能的影响分析
徐 亮
（中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳６２１９００）
摘 要：为了验证分析金属壳体上的缝隙对屏蔽效能的影响，在理论分析箱体谐振频率和屏
蔽效能的基础上，利用全球领先的系统级电磁兼容性仿真分析软件对带缝隙金属箱体的电磁泄露 进行了仿真计算，定量分析缝隙对箱体的屏蔽性能的影响，进而提出了缝隙尺寸的限制要求及处
理方式。分析结果表明缝隙越短，屏蔽效能越好，也就是说同样的缝隙，用越多的装配螺钉来分
断它，屏蔽效能越高。 关键词：缝隙；屏蔽效能；仿真分析
中图分类号：ＴＮ８２０．１十４ 文献标识码：Ａ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｓｌｏｔ ｏｎ Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ
ＸＵ Ｌｉａｎｇ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ Ｓｉｃｈｕａｎ ６２１９００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｂｏｘ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ，
ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｏｄｅ．Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｂｏｘ ｗｉｔｈ
ｓｌｏｔ，ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｓｌｏｔ’Ｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｂｏｘ，ａｎｄ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ｔｏ
有孔双层屏蔽腔体的宽频带屏蔽效能
第２Ｏ卷第１０期 ２００８年ｌＯ月 强 激 光 与 粒 子 束 ＨＩＧＨ ＰＯＷＥＲ Ｉ ＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴＩＣＩ Ｅ ＢＥＡＭＳ Ｖｏ１．２０，Ｎ０．１０ Ｏｃｔ．，２００８
文章编号： １００１—４３２２（２００８）１０—１６８４—０５
有孔双层屏蔽腔体的宽频带屏蔽效能
宋 航 ， 饶育萍 ， 张 超 ， 周东方 ， 侯德亭
（１．解放军信息工程大学信息工程学院，郑州４５０００２； ２．武警河南省总队武警郑州市支队，郑州４５００００）
摘要： 用扩展为可分析腔内高次模的传输线方法研究了有孔双层屏蔽腔体的屏蔽效能，该方法可以考 虑腔内较宽的频带范围。计算了双层屏蔽腔内电场的屏蔽系数，与单层屏蔽腔内屏蔽系数的比较表明，采用双 层屏蔽使得腔体的屏蔽效能大为提高。分析了双层屏蔽腔体孑Ｌ缝耦合的共振效应、腔内的谐振。结果表明：满 足共振效应成立条件时双层屏蔽腔内也发生共振现象，屏蔽效能在共振频率附近明显降低；在腔内的谐振点屏 蔽系数出现极小值，此时屏蔽效果较差；在０．１～４．５ ＧＨｚ的范围内，屏蔽系数随着频率的增加总体上呈下降 趋势。 关键词：传输线法；双层屏蔽；屏蔽效能；孔缝；耦合 中图分类号：０４４１．５ 文献标志码： Ａ
为满足散热、通讯的需要，在腔体上的开孔破坏了屏蔽体的完整性，宽频带电磁脉冲很容易通过屏蔽腔体
上的孔缝耦合进入屏蔽体内，使得设备机箱的屏蔽性能下降。因此，如何有效地评估有孔腔体的屏蔽效能具有 理论和现实意义。对于有孔单层屏蔽矩形腔体的屏蔽效能已有大量研究［１ ］，主要有３种方法：时域有限差分 法（ＦＤＴＤ）ｌ２ 、传输线法（ＴＩ Ｍ）¨１ 、矩量法（ＭｏＭ）Ｅ８－９ ３。ＦＤＴＤ计算思路清晰，能计算不同形状的物体，应
用范围广，但对于宽度小于波长的窄缝，很细的网格划分会耗费大量的计算资源和较长的计算时间；ＭｏＭ的 求解计算非常复杂。ＴＩ Ｍ将复杂的场问题变为简单的电路问题，只能计算腔体中心线上的屏蔽系数，但降低
高频状态下的圆孔屏蔽效能经验公式
２０１２年６月 纂６期 电子灞试 ＥＣＴＲＯＮＩＣ ＴＥＳＴ Ｊｕｎ．２ｏ１２ Ｎｏ．６
高频状态下的圆孔屏蔽效能经验公式★
卢伟，王俊元 （中北大学机械工程与自动化学院，山西太原０３００５１）
摘要：电子设备电磁屏蔽效能的好环直接影响着屏蔽体内电子器件工作的稳定性，而电磁屏蔽体上的孔 洞造成的电磁泄漏是一个不容忽视的问题。针对这个问题，对有孔洞的屏蔽体的电磁泄漏进行了仿真计 算，定量分析孔洞大小对屏蔽外壳的屏蔽性能的影响。分析结果表明在屏蔽体壁厚保证的情况下＇孔洞的 直径越小，屏蔽效能越高。当孔洞的半径在ｌＯｍｍ以下时，屏蔽效能在３０ｄＢ以上，满足实际工程要求的屏 蔽效能要求。并由此得到屏蔽效能经验公式。 关键词：－ＴＵｉ￣；电磁屏蔽；ａｎｓｙｓ；屏蔽效能 中图分类号：ＴＭ２ 文献标识码：Ａ
Ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｕｎｄ ｈｏｌｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ
，’一 ．● ● ，’ ● ｅ１］【ｅｃｕｖｅｎｅｓｓ ｅＸＤｅｎｅｎｃｅ ｔｏｒｍｕｌａ
Ｌｕ Ｗｅｉ，ＷａｎｇＪｕｎｙｕａｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｚａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈ Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ ｏｆＣｈｉｎａ，Ｓｈａｎｘｉ Ｔａｉｙｕａｎ ０３００５１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ ｈａｖｅ ａ ｄｉｒｅｃｔ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｂｏｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｈｏｌｅｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｌｅａｋａｇｅ ｉｓ ａ ｐｒｏｂｌｅｍ Ｃａｎ ｎｏｔ ｂｅ ｉｇｎｏｒｅｄ．Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ ｔｈｉｓ ｉｓｓｕｅ，ｔｈｅ ｈｏｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｌｅａｋ ｗａｓ ｍａｄｅ ｓｉｍ￣ａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｍａｋｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｌｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄｅｄ ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄ ｗａｌｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｔＯ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃａｓｅ，ｔｈｅ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｌｅｓ，ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｒａｄｉｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｌｅ ｂｅｌｏｗ １ ０ｍｍ， ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ３０ｄＢ，ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｍｅｅｔ ａｃｔｕａｌ ｐｒｏｊｅｃｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．ａｎｄ ａｔ ｌａｓｔ ｇｅｔ ｔｈｅ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｆｏｒｍｕｌａ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｏｌｅ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ；ａｎｓｙｓ；ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ
地面雷达机箱屏蔽效能的预测研究
・ ３９Ｏ ・ 弹箭与制导学报 ２００７拄
地面雷达机箱屏蔽效能的预测研究
杨永侠，程光伟，陈 红，苗荣霞，张日强
（西安工业大学电子信息工程学院．西安 ７１００３２） ［摘要］地面雷达机箱开有各种用途的小孔或缝隙．外界的电磁干扰通过孔、缝进人到雷达设备的内部，对内
部电路造成干扰。文中从电磁干扰的传播途径出发．对地面雷达机箱在不同情况下的屏蔽效能进行了预测．
对屏蔽效能的预测软件进行了探索研究。软件测试表明．使用该预测软件．预测结果与实测基本吻合．对雷达
机箱工程设计具有一定的指导意义。
［关键词］电磁兼容；屏蔽效能；电磁干扰；传播途径；预测软件
［中图分类号］ＴＮ９５７．８ ３ ［文献标识码］Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｒａｄａｒ Ｓｈｅｌｔｅｒ
ＹＡＮＧ Ｙｏｎｇ—ｘｉａ．ＣＨＥＮＧ Ｇｕａｎｇ—ｗｅｉ．ＣＨＥＮ Ｈｏｎｇ．ＭＩＡＯ Ｒｏｎｇ—ｘｉａ．ＺＨＡＮＧ Ｒｉ—ｑｉａｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｘｉ’ａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｘｉ’ａｎ ７１００３２・Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｒａｄａｒ ｂｏｘ ｈａｓ ａ ｆｅｗ ｐｕｎｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｃｒａｃｋｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｕｓｅｆｕ１．Ｔｈｅ ｏｕｔｓｉｄｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ
ａｌｗａｙｓ ｉｎｖａｄｅｓ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｂｏｘ ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｕｎｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｃｒａｃｋｓ．ｗｈｉｌｅ ｂｒｉｎｇｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒａｄａｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ・
ｉｍｐａｃｔｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ．Ｔｈｕｓ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｈａｓ ｊ ｕｓｔ ｓｔｕｄｉｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｎｎｅｌ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｅ—
缝隙和微小的孔洞导致的电磁泄漏和解决方案
缝隙和微小的孔洞导致的电磁泄漏和解决方案
发布人：管理员 发布时间：2012-8-23 16:16:12
一般除了低频磁场外，大部分金属材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。但在实际中，常见的情况是金属做成的屏蔽体，并没有这么高的屏蔽效能，甚至几乎没有屏蔽效能。这是因为许多设计人员没有了解电磁屏蔽的关键。
首先，需要了解的是电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没有关系。这与静电场的屏蔽不同，在静电中，只要将屏蔽体接地，就能够有效地屏蔽静电场。而电磁屏蔽却与屏蔽体接地与否无关，这是必须明确的。
电磁屏蔽的关键点有两个，一个是保证屏蔽体的导电连续性，即整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。另一点是不能有穿过机箱的导体。对于一个实际的机箱，这两点实现起来都非常困难。
其次，一个实用的机箱上会有很多孔洞和孔缝：通风口、显示口、安装各种调节杆的开口、不同部分结合的缝隙等。屏蔽设计的主要内容就是如何妥善处理这些孔缝，同时不会影响机箱的其他性能（美观、可维性、可靠性）。
最后，机箱上总是会有电缆穿出（入），至少会有一条电源电缆。这些电缆会极大地危害屏蔽体，使屏蔽体的屏蔽效能降低数十分贝。妥善处理这些电缆是屏蔽设计中的重要内容之一（穿过屏蔽体的导体的危害有时比孔缝的危害更大）。
当电磁波入射到一个孔洞时，其作用相当于一个偶极天线，当孔洞的长度达到λ/2时，其辐射效率最高（与孔洞的宽度无关），也就是说，它可以将激励孔洞的全部能量辐射出去。
对于一个厚度为0材料上的孔洞，在远场区中，最坏情况下（造成最大泄漏的极化方向）的屏蔽效能（实际情况下屏蔽效能可能会更大一些）计算公式为：
SE=100 - 20lgL - 20lg f + 20lg [1 + 2.3lg(L/H)] (dB)
若 L ≥λ/2，SE = 0 (dB)
式中各量：L = 缝隙的长度（mm），H = 缝隙的宽度（mm），f = 入射电磁波的频率（MHz）。
孔缝对电磁屏蔽效能的影响
第１２卷第７期 ２０１０年７月 电子元嚣件壶用 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ＆Ｄｅｖｉｃｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ＶｏＪ．１２ Ｎｏ．７ Ｊｕｌｙ．２０１０
ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９０．ｉｓｓｎ．１５６３－４７９５．２０１０．０７．０３０
孔缝对电磁屏蔽效能的影响
刘韬，章蕾，曹丽萍，陈晨
（西安电子科技大学电子工程学院，陕西 西安７１００７１）
摘 要：利用时域有限差分法（ＦＤＴＤ）研究了电磁兼容系统中的孔缝耦合问题，介绍了
ＦＤＴＤ方法的原理．并通过计算机建模分析了孔缝的形状、大小对电力设备电磁异蔽效能的
影响．最后利用屏蔽效能的统计定义。讨论了屏蔽效能的特点和规律。 关键词：ＨＦＳＳ；屏蔽效能；电磁兼容；孔缝耦合
Ｏ 引言
近年来，对电磁兼容问题的研究发展非常迅
速。而电磁环境却越来越复杂和恶劣，相互间的 干扰日益严重。同时，由于电路的集成化、密集
化及电子设备的高精度、小型化。使得电子设备
对电磁干扰的灵敏度增加，因而也要求更好的抗
干扰工作环境。电磁辐射对电子设备的干扰主要
是通过电子设备上的孔缝耦合进入机箱内部。通
过分析．研究电子设备Ｌ各种孔缝耦合的能力，
了解干扰电磁波在机箱内的分布，可以在设计中
使机箱内的电路和器件布局更为合理。
１ ＦＤＴＤ方法原理
Ｍａｘｗｅｌｌ方程组揭示了电场与磁场之间以及
『乜磁场与电荷、电流之间的相互关系，是一切宏 观ｊ｛ 磁现象所遵循的普遍规律。Ｍａｘｗｅｌｌ方程组
的敞分彤 为：
，，７ ｘｔｔ：＾ （１） 一
ｖ￣Ｅ：一 （２）
若令 ，ｙ，ｚ，ｔ）代表电场或磁场在直角坐标系
中的某一分量在时间和空间上的离散。并取以下
符号表示：
ｆ ，ｙ，ｚ，ｔ）－＿ｆ（ｉＡｘｊＡｙ，ｋＡｚ，ｎｔ） （ ， ） （３） 其中， ， ， 分别表示在 ，Ｙ，ｚ坐标方向
收稿日期：２０１０—０１—０８
９０ 电子元器件主用 ２０１０．７ ＷＷＷ．ｅｃｄｃＬｃｒｔ 的空间网格步长， 表示时间步长，ｉ， ， 分别