1、ELECTRONICS QUALITY 2 0 0 7 第 0 8 期 认证与电磁兼容卷 Certification 孔洞;电磁兼容仿真 中图分类号:TN702 文献标识码:A 文章编号:1003-0107(2007)08-0085-04 Abstract:Electromagnetic shielding effect of electronic equipment directly influences the EMC performance,the leak of aperture is the main reason whic affects the shielding effect.
2、Aiming at this problem,the EMC simulation software FEKO is used to analyzed and computed the influence of aperturesshape、number、size and arrangement on electromagnetic shielding effect of the electronic equipments in this paper. Based on this,some improving methods are introduce. Key words:Electroni
3、c equipments;Apertures;EMC Simulation CLC number:TN702 Document code:A Article ID:1003-0107(2007)08-0085-04 电磁屏蔽是利用屏蔽体对干 扰电磁波的吸收、反射来达到减 弱干扰能量的作用。衡量电磁屏 蔽的效果可以用屏蔽效能来定量 表示。 屏蔽效能(SE)是电磁能量通 过屏蔽体时能量的总衰减值，其 计算公式为: SE=A+R+B(dB) 其中:A吸收损耗(dB) R反射损耗(dB) B多次反射修正系数(dB) 上述公式可以看出，它是把 屏蔽体看成是一个结构上完全密 闭的金属壳体,壳体上连续均匀
4、无孔隙，是理想的完整屏蔽体。 但在实际的电子系统和电子设备 中这种理想的完整屏蔽体是不存 在的，常常达不到这种衰减，任 何实际应用的屏蔽体都有各种必 要的孔和缝的泄漏,由此屏蔽效 能的表达式变为:SE=A+R+B-泄 漏效应 3.孔洞对金属机箱电磁屏蔽效 能的影响 本 文 以 体 积 3 0 0 3 0 0 120mm 3 ，厚为2mm的机箱为对象 进行建模分析，激励源采用平面 波，场强大小为1v/m, 平面波从 孔的正前方入射，频率范围为 0.11GHz，箱体材料为PEC(理 想导体)，分析空腔箱体中心电 场屏蔽效能。 2.1 孔洞面积对机箱的屏蔽效能的 影响 孔洞面积(边长)与屏蔽体的 屏
5、蔽效能的关系式如下 2 : 对于正方形孔:SE d -3(2-1) 图1 金属屏蔽体结构图 2 0 0 7 第 0 8 期 ELECTRONICS QUALITY 认证与电磁兼容卷 Certification 但到了高频 段，孔洞排列对机箱屏蔽效能的 影响并不是很大，考虑到通风散 热，同样面积的错位排列可增加 通风面积。因此在设计开孔时， 应综合考虑屏蔽效能和通风等多 种因素，做出合理的选择。 图2 不同边长方孔时屏效 开88mm时开屏 开1616mm时开屏 开2424mm时开屏 开3232mm时开屏 72 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 4
6、2 40 38 36 34 32 30 28 26 24 Electric Fleld Shistding vs Frequency 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Frequency MHz Date:2007-07-06 Electric Fleld Shistding in dB 开方孔时屏效 Electric Fleld Shistding vs Frequency 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Frequency MHz 开圆孔时屏效 Electric Fleld Shistding
7、 in dB ELECTRONICS QUALITY 2 0 0 7 第 0 8 期 认证与电磁兼容卷 Certification 二是采用环形压 圈通过紧固螺钉安装。 (3)截止波导式通风窗 解决孔洞电磁泄漏的一个重 要方法是截止波导，波导是简单 的管状金属结构，在电气上呈现 高通滤波器的特性，允许截止频 率以上的信号通过，而低于截止 频率的信号则被阻止或衰减。利 用这个特性，只要采用的波导使 干扰信号的频率落在其截止区 内，干扰信号就不能穿过，也就 起到了电磁屏蔽的作用，这样的 波导称为截止波导。与金属网板 相比，截止波导式通风窗的工作 频段宽，即使在微波段仍有较高 的屏蔽效能。屏蔽体最终
8、的屏蔽 效能还是要取决于波导通风窗的 安装情况，较好的安装方法有焊 开方孔时屏效 Electric Fleld Shistding vs Frequency 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Frequency MHz Electric Fleld Shistding in dB 开圆孔时屏效 开方孔时屏效 Electric Fleld Shistding vs Frequency 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Frequency MHz Electric Fleld Shistding in
9、dB 开圆孔时屏效 开方孔时屏效 Electric Fleld Shistding vs Frequency 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Frequency MHz Electric Fleld Shistding in dB 开圆孔时屏效 图3 同面积下不同开孔方式屏效 2 0 0 7 第 0 8 期 ELECTRONICS QUALITY 认证与电磁兼容卷 Certification & EMC E M C E M C 88 Electric Fleld Shistding vs Frequency Electric Fleld Shi
10、stding in dB 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Frequency MHz Date:2007-07-06 3孔时屏效 孔时屏效 孔时屏效 图4 孔洞数量对机箱电场屏蔽效能比较图 接或者铆接，一般采用螺钉安装 方式，使用弹性的导电衬垫来保 持接缝处的紧密接触。波导的截 止频率可应用下列公式计算： 圆波导管 f c =17.5/d 矩形波导管 f c =15/b 式中: f c (GHz)波导最低 截至频率， d(cm)圆波导管内直径， b(cm)矩形波导管内宽边 长， 4.结论 在电子设备的结构设计中， 要设计一个有较高EMC要求的结
11、 构，工程人员就要具备一定的屏 蔽效能预测手段或常识，论文针 对电子设备结构中遇到的各种开 孔电磁场泄漏通道，运用基于矩 量法(MoM)分析计算软件FEKO对 典型电子设备进行建模仿真，分 析了各种孔洞对电子设备的电磁 屏蔽效能影响，并提出了电子设 备孔洞屏蔽的具体措施，以确保 设备的正常工作。 参考文献： 1Li Min,S Radu,Joe Nuebel. Design of airflow aperture arrays in shielding enclosuresJ.IEEE Trans EMC,1998,42(1):1059-1063. 2Li Min,NuebelJ,Drewni
12、ak J L,Dubroff R E,Hubing T H and Van Doren T P.EMI from airflow aperture arrays in shielding enclosures- experiments,FDTD and MoM modelingJ. IEEE Trans EMC,2000,42(3):265-275. 3Ma Kuangping,Li Min,James L,Drewniak.Comparison of FDTD algorithms for subcellular modeling of slots in shielding enclosuresJ. IEEE Trans EMC,1997,39(2):147-155. 4刘川,蒋全兴.利用屏蔽室壁 面的标准测试窗口测量孔缝泄漏及 材料的屏蔽效能J.安全与电磁兼 容,2002(2):27-29. 5何鸣,刘光斌等.孔缝对导弹电子 设备机箱电磁屏蔽效能的影响J.宇航 学报,2006,27(2):262-267. 图5 (b)孔错位排列 图5 (a)孔顺序排列
