[發明專利]一種矩形金屬腔體屏蔽盒上開孔等效阻抗提取方法及系統

有效

• 申請號: 202010021506.6
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111259521B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 葛青宇;焦重慶
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/18;H05K9/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發明公開了一種矩形金屬腔體屏蔽盒上開孔等效阻抗提取方法及系統。所述方法首先獲取矩形金屬腔體屏蔽盒的實測數據并建立有孔矩形金屬腔體模型；對有孔矩形金屬腔體模型施加垂直入射開孔所在面的預設頻率的平面波并導出該平面波在真空中的波數和波長；選取有孔矩形金屬腔體模型內部正對開孔的開孔中心線上任一點作為測點，計算提取所述測點的電場屏蔽效能；從而根據實測數據、預設頻率的平面波在真空中的波數和波長以及測點的電場屏蔽效能確定矩形金屬腔體屏蔽盒的開孔等效阻抗。本發明方法采用計算機仿真與簡單的計算相結合，能夠快速方便地得到所研究矩形金屬腔體屏蔽盒的開孔阻抗參數，并且適用于帶任意形狀的開孔的矩形金屬腔體屏蔽盒。

技術領域

本發明涉及電磁騷擾抑制技術領域，特別是涉及一種矩形金屬腔體屏蔽盒上開孔等效阻抗提取方法及系統。

背景技術

依靠金屬腔體進行屏蔽，是抑制電磁騷擾常用的技術手段之一。在實際應用中，小到各種電力電子設備，大到各類試驗場所等，都常以金屬腔體作為屏蔽，隔絕外界的電磁騷擾。但事實上，大多數金屬腔體屏蔽盒都會出于通訊、通風、散熱等需求而帶有若干開孔。開孔的存在為金屬腔體內外的電磁場提供了耦合的途徑，從而大大削弱了金屬腔體的屏蔽性能。所以，對于開孔的研究具有重要的工程和社會意義。

Robinson于1996年提出的有孔矩形金屬腔體等效傳輸線模型是研究帶孔金屬腔體屏蔽性能的重要理論，該理論運用等效傳輸線原理來研究有孔矩形金屬腔體屏蔽效能的特性。一般而言，由開孔耦合進入腔體中的能量要遠遠多于穿過腔體壁進入其中的能量，因此可以認為腔體壁的電導率足夠高而只需考慮耦合的能量。圖1為現有技術中Robinson提出的帶孔矩形金屬腔體模型示意圖，圖2為帶孔矩形金屬腔體模型的開孔中軸線示意圖，圖3為帶孔矩形金屬腔體模型的等效電路圖。Robinson通過將腔體壁上的開孔等效為共面帶狀線，通過計算得到其等效阻抗，同時將矩形金屬腔體外殼除含孔面以外的其余部分視為一段終端短路的波導，由此根據傳輸線理論得到等效電路，如圖3所示。圖1、圖2中P點位于金屬腔體內部正對開孔的開孔中軸線上，其距離帶孔面的距離為p。圖3所示的等效電路中，V₀為電磁平面波等效后波阻抗與電源， Z₀為真空波阻抗，約等于377歐姆。基于此等效電路，可以使與屏蔽相關的計算問題得以簡化，大大提高分析效率。此過程關鍵在于帶孔金屬腔體上開孔阻抗Z_ap的計算公式：

其中，如圖1和圖2所示，a，c，b分別是金屬腔體的長，寬，高。l，w分別是開孔的長與寬。k₀為真空中電磁波的波數。Z_0s是將開孔等效為共面帶狀線時的特征阻抗。w_e是開孔在電磁波耦合進入金屬腔體過程中的有效寬度。t是金屬腔體壁的厚度。j為虛數單位。

然而，以上解析公式(1)-(3)只適用于矩形開孔，因此在考察帶其他形狀的開孔的金屬腔體的屏蔽效能時，比如評估帶圓形孔、十字形孔、不規則開孔等的金屬腔體的屏蔽效能時，則不能通過以上解析公式(1)-(3)計算得到開孔阻抗，也就無法得到其等效電路。如果能夠得到不同形狀開孔的等效阻抗，那么運用等效電路分析金屬腔體屏蔽盒這一方法的適用范圍將大為擴展。因此，提出一種簡單有效的開孔等效阻抗的提取方法很有必要。

發明內容

本發明的目的是提供一種矩形金屬腔體屏蔽盒上開孔等效阻抗提取方法及系統，以解決現有的帶孔金屬腔體上開孔阻抗計算方法只適用于矩形開孔，應用局限性大的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種矩形金屬腔體屏蔽盒上開孔等效阻抗提取方法，所述方法包括：