發(fā)布時(shí)間：2019-08-03 16:00

【摘要】：針對武器裝備機(jī)箱內(nèi)部電磁輻射防護(hù)的技術(shù)需要,從不完全屏蔽腔體輻射耦合電場增強(qiáng)效應(yīng)形成機(jī)理出發(fā),對孔縫耦合及貫通導(dǎo)體耦合導(dǎo)致的屏蔽腔體內(nèi)部局部電場增強(qiáng)效應(yīng)防護(hù)方法進(jìn)行了研究.仿真計(jì)算了屏蔽腔體內(nèi)部加載吸波材料、腔體分區(qū)隔斷以及貫通導(dǎo)體安裝金屬導(dǎo)管等防護(hù)方法對不完全屏蔽腔體電磁耦合的影響,研究結(jié)果表明:在屏蔽腔體內(nèi)部加載吸波材料能夠有效降低由于腔體諧振產(chǎn)生的電場增強(qiáng)效應(yīng),相同的吸波材料放置在強(qiáng)場位置防護(hù)效率會更高;采用分區(qū)隔斷的屏蔽腔體能夠提高腔體的諧振頻率,大幅降低腔體內(nèi)大部分位置的電磁耦合能力;貫通導(dǎo)體通過金屬導(dǎo)管進(jìn)入屏蔽腔體能夠有效降低貫通導(dǎo)體的電磁耦合能力,削弱屏蔽腔體內(nèi)部的電場增強(qiáng)效應(yīng),屏蔽腔體內(nèi)部及外部的金屬導(dǎo)管長度越長,其防護(hù)效果越明顯.
【圖文】：

場強(qiáng)度高于腔體外部的輻射電場強(qiáng)度，即出現(xiàn)了屏蔽腔體局部電場增強(qiáng)效應(yīng)．需要說明的是，本文只是借用了屏蔽效能的表征方式，計(jì)算或測試得到的屏蔽腔體內(nèi)部某一位置的屏蔽效能只是用來表征局部電場增強(qiáng)效應(yīng)的強(qiáng)弱，并不能評價(jià)不完全屏蔽腔體的整體屏蔽性能．研究帶有孔縫或貫通導(dǎo)體的金屬腔體電場增強(qiáng)效應(yīng)，，需要考慮腔體本身的諧振及貫通導(dǎo)體感應(yīng)電流的二次輻射效應(yīng)，在一定頻段范圍內(nèi)，正方形金屬腔體比長方形金屬腔體的諧振模式更少，便于分析腔體的電場增強(qiáng)效應(yīng)，因此選定正方形金屬腔體作為研究對象．圖１所示為電磁輻射條件下含孔縫金屬腔體的電磁輻射耦合計(jì)算模型，ｏ為坐標(biāo)原點(diǎn)，金屬腔體的尺寸為４０ｃｍ×４０ｃｍ×４０ｃｍ，厚度為０．２ｃｍ，在腔體一面的中心位置開有孔縫，外界入射電磁波為平面正弦連續(xù)波，入射方向平行于ｘ軸，輻射場強(qiáng)為１Ｖ／ｍ．圖２所示為含貫通導(dǎo)體開孔金屬腔體電磁輻射耦合計(jì)算模型．金屬腔體結(jié)構(gòu)及尺寸與圖１相同，在腔體左側(cè)壁中心位置開有圓形孔，孔中間加載金屬導(dǎo)體作為貫通導(dǎo)體，外界電磁波垂直向下入射金屬腔體，電場方向與貫通導(dǎo)體平行，輻射場強(qiáng)為１Ｖ／ｍ．從仿真計(jì)算方法上來看，相對于頻域算法，時(shí)域算法只需通過少量的計(jì)算便可獲得求解目標(biāo)的寬頻信息，且易于處理非線性問題，應(yīng)用更加廣泛．與采用圖１含孔縫正方形腔體電磁耦合計(jì)算模型２９３第３期潘曉東等：不完全屏蔽腔體輻射耦合電場增強(qiáng)效應(yīng)防護(hù)方法

圖２含貫通導(dǎo)體正方形腔體電磁耦合計(jì)算模型微分方程的方法相比，采用積分方程方法在求解過程中只需對求解目標(biāo)表面進(jìn)行離散，且不必強(qiáng)加邊界條件，其優(yōu)勢更加明顯．時(shí)域有限積分技術(shù)（ＦｉｎｉｔｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅ，ＦＩＴ）融合了時(shí)域和積分方程的優(yōu)勢，計(jì)算時(shí)間和內(nèi)存耗費(fèi)與網(wǎng)格數(shù)成正比，而有限元法（ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ，ＦＥＭ）則與網(wǎng)格數(shù)的平方成正比，矩量法（ＭｅｔｈｏｄｏｆＭｏｍｅｎｔｓ，ＭｏＭ）和邊界元法（ＢｏｕｎｄａｒｙＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ，ＢＥＭ）與網(wǎng)格數(shù)的立方成正比，因此本文選用基于ＦＩＴ方法的ＣＳＴ軟件ＭＷＳ模塊進(jìn)行仿真計(jì)算研究［１５－１６］．２孔縫耦合屏蔽腔體電場增強(qiáng)效應(yīng)防護(hù)方法２．１屏蔽腔體內(nèi)部增加吸波材料孔縫耦合電場增強(qiáng)效應(yīng)主要來自于屏蔽腔體自身的諧振，因此在屏蔽腔體內(nèi)部增加吸波材料，從理論上來講能夠有效降低腔體內(nèi)的諧振，這里以聚氨酯射頻吸波材料為例進(jìn)行研究．在圖１所示的帶有孔縫（２０ｃｍ×２ｃｍ）的屏蔽腔體內(nèi)表面均勻敷設(shè)５ｍｍ厚的聚氨酯吸波材料（介電常數(shù)為１．９５、相對磁導(dǎo)率為１），如圖３所示，計(jì)算吸波材料對改善腔體內(nèi)局部電場增強(qiáng)效應(yīng)的效果，計(jì)算結(jié)果如圖４所示．（ａ）未安裝吸波材料（ｂ）安裝吸波材料圖３帶有孔縫的屏蔽腔體吸波材料安裝方式（ａ）測試點(diǎn)（腔體中心）（ｂ）測試點(diǎn)（３０，３０，３０）圖４均勻敷設(shè)吸波材料對孔縫電磁耦合的影響由圖４可知：屏蔽腔體內(nèi)表面均勻敷設(shè)吸波材料后，腔體內(nèi)部屏蔽效能得到明顯提高，屏蔽腔體內(nèi)部的電場增強(qiáng)
【作者單位】： 軍械工程學(xué)院靜電與電磁防護(hù)研究所;
【基金】：國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(61372040) 電磁環(huán)境效應(yīng)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究項(xiàng)目
【分類號】：TJ03;TN03


本文編號：2522653