金属圆形散热孔阵5G电磁屏蔽效能仿真分析

带孔缝窗的箱体屏蔽效能仿真研究作者：杨有维代俊安何挺刘明星来源：《理论与创新》2020年第10期【摘要】屏蔽是抑制电磁干扰的有效方法之一，不仅对辐射干扰有良好的抑制效果，而且对包括静电干扰，容性耦合和感性耦合在内的传导干扰也具有明显的抑制效果，是实现电子设备的电磁兼容特性的重要手段之一。

影响屏蔽体屏蔽效能的主要因素包括屏蔽体上的散热孔阵、缝隙和观测窗口，本文然后利用电磁仿真软件对具有一般特點的屏蔽箱体进行了建模和仿真计算，计算了屏蔽体谐振效应对屏蔽效能的影响，定量分析了屏蔽体散热孔阵、缝隙和观察窗口对屏蔽效能的比例关系，并计算了屏蔽效能随关键参数变化的规律。

【关键词】屏蔽箱体;全局屏蔽效能;谐振ABSTRACT： Shielding is one of the efficient methods to suppress electromagnetic interference. As a key approach to achieve electromagnetic compatibility， it has obvious resistibility not only to the radiated interference， but also to the electronic statistic discharge， capacitive and inductive coupling. The main factors that affect the shielding effectiveness include cooling hole array， slot and the observation window on the shielding enclosure. In this paper， a shielding box with general characteristic was modeled in the electromagnetic simulation software. The resonance of the box and its effect were analyzed， and one key parameter of hole array， slot and window is analyzed quantitatively for its influence to the shielding effectiveness.KEYWORDS：Shielding box; global shielding effectiveness （GSE）; resonance引言由于各种工业设施带来的电磁干扰日益严重，对电子产品的可靠性提出了更高的要求。

随着科学技术的迅速发展,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他设备的干扰,同时也对其他设备产生干扰。

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,在新产品使用时,干扰问题就会暴露出来。

因此,及早地解决电磁干扰问题是机箱结构设计时必须考虑的重要环节。

由于机箱内部电子器件需要与外部设备连接以及通风散热,屏蔽机箱不可避免地开有孔洞,如果孔洞的大小和形状不合理就会造成严重的电磁能量泄漏。

机箱机柜作为电子设备中工作单元,电子部件的载体,其电磁屏蔽效能(SE-Shielding Effectiveness)的高低对电子设备的正常运行有重大的影响。

因此,机箱屏蔽效能的测试分析也变得越来越重要。

通过仿真软件获得机箱的屏蔽效能相对实际测试来说是一种既简便快捷又节约成本的有效途径。

更重要的是,软件还能够提供优化机箱屏蔽效能的思路和相对直观的洞察力。

1 机箱通风孔模型设计电磁屏蔽指的是使用金属外壳来抑制或削弱电场和磁场。

通常采用屏蔽效能定量分析和表示。

其中,电场屏蔽效能,其定义如下[1]:SE=20log(E1/E2)式中:E1为入射平面波的电场强度;E2为机箱内部耦合电场的强度。

该文研究对象为相同通风孔面积,金属机箱面板上的方孔,圆孔,正六边形孔的屏蔽效能。

方孔边长为1cm,圆孔半径为0.56cm,正六边形边长为0.62cm,厚度为1.2mm,结构示意图如图1所示。

2 模拟结果及讨论在全波电磁仿真软件CST中建模并仿真该机箱面板结构的屏蔽效能。

用平面波来激励,边界条件为周期边界条件,仿真频率为1～10GHz。

图2为屏蔽效能的仿真模拟结果。

由图2可以看出,正六边形孔机箱面板的屏蔽效能最好,其次是圆孔机箱面板,最差的是方孔机箱面板。

基于有限积分法的机织物电磁屏蔽效能仿真分析苏钦城;赵晓明;李卫斌;李建雄【摘要】In order to study the shielding mechanism of fabric, and provide theoretical guidance for the development of electromagnetic shielding fabrics. The microstructure of the fabric has been modeled, and a three-dimensional electromagnetic simulation model of the fabric was established by CST microwave studio. The finite integration technique was adopted to compute the shielding effectiveness in 1-18 GHz range, including different conductivities, densities and layer counts of the fabric, and different incidence angles of electromagnetic wave. The result shows that the conductivity is the key factor for the fabric. The shielding effectiveness as the fabric structure parameters change is nonlinear. The electromagnetic wave incidence angle increase would cause the polarization effect of surface current density on the fabric. This result has universal applicability, and provides a theoretical basis for optimizing the design for high-performance shielding fabrics.%为研究织物对电磁波的屏蔽机制，为电磁屏蔽织物开发提供理论参考，对织物微观结构进行了建模，然后利用CST 微波工作室建立了电磁屏蔽织物三维电磁仿真模型。

基于HFSS在有孔矩形金属腔体中电磁屏蔽效能的应用作者：郭超来源：《科技视界》2015年第18期【摘要】金属腔体内电子设备之间的间距比较小，并且由于散热、通风的孔缝，容易造成电磁泄露，所以必须进行屏蔽效能的分析。

通过HFSS软件对有孔金属屏蔽体进行了屏蔽效能分析，仿真出了腔体的屏蔽效能，得出了影响金属腔体屏蔽效能的因素，对屏蔽体的设计以及电路和器件的合理布局有着重要的意义。

【关键词】HFSS；屏蔽效能；孔缝耦合；电子设备0 引言近年来随着电子战的兴起，各种军用、民用电子设备成为电磁干扰的对象，而屏蔽腔体作为保护和隔离电磁干扰的设备，为适应通风、散热的需要，通常需要在腔体上开孔，破坏了腔体的完整性。

因此，研究带孔金属屏蔽腔体的屏蔽效能是具有十分重要的意义。

通过HFSS软件对孔缝电磁耦合的数值仿真，分析各种不同形状的孔对屏蔽体屏蔽效能的影响，使有孔金属屏蔽腔体抗电磁干扰的能力达到最大。

1 电磁屏蔽效能的计算方法电磁屏蔽就是为了抑制电磁干扰，一般是通过隔断电磁能量在空间的传播路径来实现的。

为了描述和定量分析屏蔽体的屏蔽效果，通常采用屏蔽效能表示屏蔽体对电磁干扰的屏蔽能力和效果[1]。

屏蔽效能是指未加屏蔽腔体时某一点的场强E0和H0与在同一测试点加屏蔽腔体时的场强ES和HS的比值。

通常在工程上以dB为单位，屏蔽效能的表达式为：一般情况下，屏蔽腔体的屏蔽效能受到材料特性、厚度、形状、屏蔽体上孔缝的形状、尺寸、数量和排布方式，屏蔽体内部的模块印制板，以及干扰源的频率、入射角、干扰源到屏蔽体的距离和极化形式等显著影响[2-4]。

2 仿真结果及分析本文以一个带孔的金属机壳作为研究对象来分析带孔金属屏蔽腔体的屏蔽效能，尺寸为a×b×d=300mm×120mm×300mm。

运用HFSS软件的仿真结果来讨论各种因素对有孔矩形屏蔽腔体屏蔽效能的影响，有孔矩形屏蔽腔体在HFSS中建立的模型如图1所示。

FDTD方法分析THz波段金属平板的屏蔽特性
黄斌科;张爽
【期刊名称】《电子科技》
【年(卷),期】2013(026)002
【摘要】研究了室温下金属平板对THz波的透射屏蔽特性.考虑到THz波段金属电导率的频率色散特征,基于Z变换方法处理频域色散媒质本构关系到时域的转化,使FDTD仿真易于编程实现.仿真表明,对不同金属材料,其屏蔽效应随频率呈现出周期振荡,且金属平板厚度在百nm量级时对THz波的屏蔽效应＞60 dB.对不同厚度的金属平板,其屏蔽效应以dB为单位随厚度线性增大,有望利用此特性实现厚度μ＜m级薄层金属的厚度测量.
【总页数】4页(P129-132)
【作者】黄斌科;张爽
【作者单位】西安交通大学电信学院微波所,陕西西安710049;西安交通大学电信学院微波所,陕西西安710049
【正文语种】中文
【中图分类】O441
【相关文献】
1.FDTD方法分析金属机箱的屏蔽特性 [J], 周姗;张振新;沈华春
2.THz波段介质涂敷空芯金属圆波导的传输特性 [J], 黄斌科;赵重峰
3.基于FDTD的孔缝金属箱屏蔽效能分析 [J], 张绍雄;许志红;钱祖平
4.介质金属膜波导在G波段和4.3THz的传输特性 [J], 张学文;谭智勇;陈可旺;李维轩;赵泽巧;俞舒元;朱晓松;曹俊诚;石艺尉
5.THz波段金属光子晶体的带隙及缺陷特性分析 [J], 闫斌英;陈鹤鸣
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面向5G的电磁仿真技术应用作为第五代移动通信，5G拥有更高的信息传输速率、更少的延迟、更大的容量和极高的频谱利用率，其应用将面向未来的VR/AR、智慧城市、工业互联网、车联网、智联网等多样化领域。

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第17卷 第4期 太赫兹科学与电子信息学报Vo1.17，No.42019年8月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Aug.，2019 文章编号：2095-4980(2019)04-0621-06温度和机械弯曲引起的同轴电缆相位变化特性戈 弋，黄 华，袁 欢(中国工程物理研究院应用电子学研究所高功率微波技术重点实验室，四川绵阳 621999)摘 要：对微波相位敏感的电子系统，要求信号在电缆中传输时由环境温度变化和线缆机械应力作用引起的相位变化较小，以确保传输信号较低的信号畸变。

在-20~60℃温度范围内和50~200 mm静态机械弯曲影响下对不同结构的同轴电缆传输相位变化特性进行了理论分析并开展实验验证，得到了2种常用同轴电缆传输相位随温度和机械弯曲变化的灵敏度。

温度在0~10℃时，电缆传输相移突然增大；静态机械弯曲时，弯曲半径由50 mm增大至200 mm时，电缆传输相移可减小一半。

在同轴电缆的选择和使用环境的确定时需考虑这些因素的影响。

关键词：同轴电缆；相位变化特性；温度；机械弯曲中图分类号：TN06 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA201904.0621Phase characteristics of coaxial cable caused bytemperature and mechanical bendingGE Yi，HUANG Hua，YUAN Huan. All Rights Reserved.(Key Laboratory of High Power Microwave Technology，Institute of Applied Electronics，China Academy of Engineering Physics，Mianyang Sichuan 621999，China)Abstract：In the phase-sensitive electronic system, it requires steady phase against environment temperature and mechanical deformation to ensure the low distortion of signal. Phase characteristics ofcoaxial cable with different structures are theoretically analyzed and experimentally verified in thetemperature range of -20-60℃ and static mechanical bending radius range of 50-200 mm, and the phasesensitivity change with temperature and mechanical bending of two common coaxial cables is obtained.When the temperature is in 0-10℃, the phase shift of the cable will suddenly increase. When the bendingradius increases from 50 to 200 mm under static mechanical bending, the phase shift of the cable will bereduced by half. The influence of these factors should be taken into account when selecting coaxial cableand determining the application environment.Keywords：coaxial cable；phase characteristics；temperature；mechanical bending稳相同轴电缆是相位特性保持稳定不变的特种同轴电缆，在对微波相位稳定度要求较高的电子系统中有广泛应用，要求由环境温度变化和线缆机械应力作用变化所引起的电缆相位变化较小，以确保传输信号较低的信号畸变。

屏蔽效能分析范文屏蔽效能分析是指通过对屏蔽效能进行评估和分析，以确定屏蔽的有效性和可行性。

在电子电磁环境中，各种电子设备与系统之间经常需要进行屏蔽，以防止干扰和干扰的产生和传播。

因此，屏蔽效能的分析对于确保电子设备和系统的正常工作非常重要。

本文将介绍屏蔽效能分析的基本原理、方法和步骤，并举例说明如何进行屏蔽效能分析。

首先，屏蔽效能分析的基本原理是通过测量和分析电子设备或系统在屏蔽条件下的性能指标来评估屏蔽的有效性。

这些性能指标包括传输损耗、反射损耗、屏蔽效能和电磁辐射等。

通过比较屏蔽前后这些性能指标的变化，可以评估屏蔽的效果和可行性。

其次，屏蔽效能分析的方法包括实验测量和数值模拟两种。

实验测量是通过使用测试设备和测量仪器对电子设备或系统进行实际的测量和测试。

这些测试包括传输损耗的测量、反射损耗的测量、电磁干扰的测量等。

数值模拟是通过使用计算机软件对电磁场的传播和分布进行模拟和计算。

这些模拟可以用于评估不同屏蔽结构和材料的屏蔽效能。

最后，屏蔽效能分析的步骤包括问题定义、测试计划设计、实验测量或数值模拟、数据分析和结果评估等。

在问题定义阶段，需要明确要解决的问题和评估的指标。

在测试计划设计阶段，需要确定测试方案和测试参数。

在实际的实验测量或数值模拟中，需要按照测试计划进行测量和模拟。

在数据分析阶段，需要对实验数据和模拟结果进行处理和分析。

在结果评估阶段，需要根据分析结果评估屏蔽的有效性和可行性。

举例来说，假设需要评估其中一种新型屏蔽材料的屏蔽效能。

首先，在问题定义阶段，需要明确评估的指标，如传输损耗、反射损耗等。

其次，在测试计划设计阶段，需要确定测试方案和测试参数，如测试频率、测试样品的尺寸和形状等。

然后，进行实验测量或数值模拟，得到测试数据或模拟结果。

最后，在数据分析和结果评估阶段，根据测试数据或模拟结果进行数据处理和分析，评估新型屏蔽材料的屏蔽效能。

总之，屏蔽效能分析是对电子设备和系统的屏蔽效能进行评估和分析的过程，通过实验测量和数值模拟等方法，评估屏蔽的有效性和可行性。

通信机房电磁屏蔽效能量化设计仿真分析摘要移动通信基站机房内部交换机、服务器等电子信息系统面临着移动通信天线近距离的电磁辐射威胁，存在一定的电磁安全隐患。

针对机房基本结构特点，通过对可能存在的机房缝隙孔口耦合和贯通线缆耦合两种途径进行了仿真计算，量化了机房电磁屏蔽建设的基本原则，为移动通信基站机房的电磁屏蔽参数化设计和实施提供了理论依据。

关键词机房，电磁屏蔽，仿真11 移动通信机房屏蔽指标论证（1）手机信号频率范围三大运营商手机信号频率覆盖频率范围为885MHz~2655MHz(1)。

具体使用频率如表1所示。

表 1 手机信号频率2242 2 34234（2）手机接受灵敏度信号强度直接影响通话质量，一般手机设计制定如表2所示的接收灵敏度。

表 2 手机接收灵敏度（3）屏蔽设计指标要求屏蔽手机信号就是要把空间中的手机信号进行屏蔽隔离，使得信号功率低于手机最低的接受灵敏度。

换句话说，假设该区域手机接收到的信号良好约-85dBm，要求对该区域进行屏蔽设计后使得手机接收到的信号低于-115dBm，从而无法通话，提示不在服务区。

因此，屏蔽设计指标应在885-2655MHz频率范围内大于30dB为宜。

2屏蔽设计需要考虑的因素根据机房结构特点，对其进行屏蔽设计需考虑手机信号在孔口缝隙处的耦合以及在线缆上的场线耦合两个要素(2)。

（1）缝隙孔洞对手机信号的耦合缝隙耦合的关键参数：缝隙长度L，缝隙深度D，缝隙宽度W(3)，测试点位置距离门缝h。

具体如图 1所示。

图 1 缝隙耦合参数示意①测试距离h对屏蔽效能的影响图 2 测试距离对屏蔽效能的影响仿真结果如图2所示。

测试距离h影响很小，距离缝隙0.5m处和4m处相差约10dB。

设定h=1m。

②缝隙长度L对屏蔽效能的影响（测试位置h=1m）在h=1m，D=20mm，W=5mm情况下，L分别取7mm、8mm、9mm、10mm、15mm、25mm、30mm、150m、1500mm进行了仿真。

影响金属含窗腔体屏蔽效能因素的分析摘要：本文用时域有限差分法计算了含窗腔体的屏蔽效能，并且将计算结果与等效传输线结果相对比，验证了时域有限差分法的有效性。

最后，用时域有限差分法分析了影响含窗腔体的屏蔽效能的因素，即入射波的频率和窗口的大小。

1.引言电磁分析和电磁预测的最终目的是分析系统中设备、电路的电磁特性，实现系统的电磁兼容性。

而电磁兼容性是靠周密有效的设计实现的，它是在设备、电路的电磁兼容性设计的基础上进行的。

设备、电路的电磁兼容性的一项重要内容就是防护设计，包括滤波、屏蔽、接地与搭接的设计，它们是抑制电磁干扰的主要技术手段。

其中，屏蔽技术是现代电力、电子科学技术中应用较为广泛的一种方法，大的如变电站保护小室、小的如各种电子设备的机箱，都是根据电磁屏蔽原理研制的。

它们绝大部分是用金属板材加工而成，由于在接缝处难免存在缝隙，有的还要在壳体上开口，这些结构绝大部分可归结为一个金属含窗腔体，而它的屏蔽效果由其屏蔽效能来评价，因此对它进行电磁屏蔽效能分析具有十分重要的理论价值和实际意义。

本文利用时域有限差分法计算金属含窗腔体的屏蔽效能，并分析影响金属含窗腔体的屏蔽效能的因素，即入射波的波长，窗口的大小。

2. 时域有限差分法的基本原理2.1 时域有限差分法的基本理论：1966 年由Yee 提出的时域有限差分法利用二阶精度的中心近似把Maxwell 旋度方程：中的电场和磁场的微分运算直接转换为差分运算，这样达到在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样压缩。

差分迭代公式如下：2.2 吸收边界条件从理论上讲，对于“开域”电磁问题，比如天线的电磁辐射，障碍物的电磁散射，甚至开放或半开放的微波电路等，它们所涉及的电磁波均分布在无限空间。

很明显任何计算机不能储存无限大的数据，因此必须限制场的计算区域的大小。

为了在有限的计算机资源下，在时域模拟这些问题，必须在适当的地方设置吸收边界条件来截断计算空间，在截断边界内数值模拟电磁波传播以及电磁波与媒质的相互作用，而不考虑截断边界以外区域的电磁模拟。

• 24•金属机箱是一种广泛采用的屏蔽措施，然而，由于电子设备的散热、对外数据交换需要，机箱上会有一些开孔，从而导致电磁泄漏，对机箱的屏蔽效能产生影响。

本文采用有限元法对开孔形状、数量、位置对机箱屏蔽效能的影响进行了分析，给出了屏蔽效能的仿真曲线，得出了屏蔽效能与开孔形状、数量、位置的关系，能为设备机箱的开孔设计提供有益的参考。

引言：随着电子技术的不断发展，我们使用的各类电气设备正朝着小型化、集成化的方向迅速发展，工作时往往要发射一些有用或无用的电磁信号，各个分系统之间，不同的设备机箱之间均存在大量的电磁发射，导致设备所处的电磁环境日趋复杂。

为了减少不同设备间的电磁干扰，保护电子设备内部各种电路单元，电子设备屏蔽机箱得到了广泛应用，其对于消除各种复杂环境对设备的干扰，保证设备安全、稳定、可靠地工作起着非常重要的作用。

然而由于存在供电、散热以及与外界进行信息交换的需求，屏蔽机箱也并不是完全密封的。

开展机箱电磁屏蔽能力分析，判断机箱式设备的电磁兼容性能需要结合具体的设备的结构、组成、要件分布等因素，是一项复杂的基础工作。

本文主要侧重采用有限元法进行仿真，分析孔缝结构对机箱屏蔽效能的影响。

1 有限元法简要介绍有限元法(FEM)是应用较为广泛的电磁场数值分析方法。

1.1 有限元法基本原理有限元法的核心核心思想是“数值近似”和“离散化”，该方法把要分析的连续体假想地分割成有限个互不重叠的互连单元所组成的组合体，再在划分的单元内选择基函数，然后用这些基函数的线形组合来逼近真解。

认为每个单元的基函数组成整个计算域上的基函数，于是，所有单元上的近似解就构成了整个计算域的解。

也就是说有限元法通过单元离散化避开了微分方程直接求解的困难，把微分方程组的求解转化为线性方程组的运算，这为计算机计算提供了便捷的途径，使得复杂电磁问题的分析计算得以实现。

1.2 有限元法的基本思路对于有限元方法，其解决问题的基本思路为：1）建立积分方程。