不完全屏蔽腔体辐射耦合电场增强效应防护方法

发布时间：2019-08-03 16:00

【摘要】：针对武器装备机箱内部电磁辐射防护的技术需要,从不完全屏蔽腔体辐射耦合电场增强效应形成机理出发,对孔缝耦合及贯通导体耦合导致的屏蔽腔体内部局部电场增强效应防护方法进行了研究.仿真计算了屏蔽腔体内部加载吸波材料、腔体分区隔断以及贯通导体安装金属导管等防护方法对不完全屏蔽腔体电磁耦合的影响,研究结果表明:在屏蔽腔体内部加载吸波材料能够有效降低由于腔体谐振产生的电场增强效应,相同的吸波材料放置在强场位置防护效率会更高;采用分区隔断的屏蔽腔体能够提高腔体的谐振频率,大幅降低腔体内大部分位置的电磁耦合能力;贯通导体通过金属导管进入屏蔽腔体能够有效降低贯通导体的电磁耦合能力,削弱屏蔽腔体内部的电场增强效应,屏蔽腔体内部及外部的金属导管长度越长,其防护效果越明显.
【图文】：

场强度高于腔体外部的辐射电场强度，即出现了屏蔽腔体局部电场增强效应．需要说明的是，本文只是借用了屏蔽效能的表征方式，计算或测试得到的屏蔽腔体内部某一位置的屏蔽效能只是用来表征局部电场增强效应的强弱，并不能评价不完全屏蔽腔体的整体屏蔽性能．研究带有孔缝或贯通导体的金属腔体电场增强效应，，需要考虑腔体本身的谐振及贯通导体感应电流的二次辐射效应，在一定频段范围内，正方形金属腔体比长方形金属腔体的谐振模式更少，便于分析腔体的电场增强效应，因此选定正方形金属腔体作为研究对象．图１所示为电磁辐射条件下含孔缝金属腔体的电磁辐射耦合计算模型，ｏ为坐标原点，金属腔体的尺寸为４０ｃｍ×４０ｃｍ×４０ｃｍ，厚度为０．２ｃｍ，在腔体一面的中心位置开有孔缝，外界入射电磁波为平面正弦连续波，入射方向平行于ｘ轴，辐射场强为１Ｖ／ｍ．图２所示为含贯通导体开孔金属腔体电磁辐射耦合计算模型．金属腔体结构及尺寸与图１相同，在腔体左侧壁中心位置开有圆形孔，孔中间加载金属导体作为贯通导体，外界电磁波垂直向下入射金属腔体，电场方向与贯通导体平行，辐射场强为１Ｖ／ｍ．从仿真计算方法上来看，相对于频域算法，时域算法只需通过少量的计算便可获得求解目标的宽频信息，且易于处理非线性问题，应用更加广泛．与采用图１含孔缝正方形腔体电磁耦合计算模型２９３第３期潘晓东等：不完全屏蔽腔体辐射耦合电场增强效应防护方法

图２含贯通导体正方形腔体电磁耦合计算模型微分方程的方法相比，采用积分方程方法在求解过程中只需对求解目标表面进行离散，且不必强加边界条件，其优势更加明显．时域有限积分技术（ＦｉｎｉｔｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅ，ＦＩＴ）融合了时域和积分方程的优势，计算时间和内存耗费与网格数成正比，而有限元法（ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ，ＦＥＭ）则与网格数的平方成正比，矩量法（ＭｅｔｈｏｄｏｆＭｏｍｅｎｔｓ，ＭｏＭ）和边界元法（ＢｏｕｎｄａｒｙＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ，ＢＥＭ）与网格数的立方成正比，因此本文选用基于ＦＩＴ方法的ＣＳＴ软件ＭＷＳ模块进行仿真计算研究［１５－１６］．２孔缝耦合屏蔽腔体电场增强效应防护方法２．１屏蔽腔体内部增加吸波材料孔缝耦合电场增强效应主要来自于屏蔽腔体自身的谐振，因此在屏蔽腔体内部增加吸波材料，从理论上来讲能够有效降低腔体内的谐振，这里以聚氨酯射频吸波材料为例进行研究．在图１所示的带有孔缝（２０ｃｍ×２ｃｍ）的屏蔽腔体内表面均匀敷设５ｍｍ厚的聚氨酯吸波材料（介电常数为１．９５、相对磁导率为１），如图３所示，计算吸波材料对改善腔体内局部电场增强效应的效果，计算结果如图４所示．（ａ）未安装吸波材料（ｂ）安装吸波材料图３带有孔缝的屏蔽腔体吸波材料安装方式（ａ）测试点（腔体中心）（ｂ）测试点（３０，３０，３０）图４均匀敷设吸波材料对孔缝电磁耦合的影响由图４可知：屏蔽腔体内表面均匀敷设吸波材料后，腔体内部屏蔽效能得到明显提高，屏蔽腔体内部的电场增强
【作者单位】： 军械工程学院静电与电磁防护研究所;
【基金】：国家自然科学基金面上项目(61372040) 电磁环境效应国家级重点实验室基础研究项目
【分类号】：TJ03;TN03


本文编号：2522653