吸波材料抑制电磁干扰的数值仿真及优化

论文摘要

电子电气设备为适应通风、散热等要求,往往需要在屏蔽机箱壁面上开孔,如此一来就破坏了屏蔽体的完整性。机箱上的通风孔通常会成为设备内部电磁能量耦合到设备外部环境中去的通道,尤其是在屏蔽体的谐振频率附近,这些耦合出去的电磁能量达到最大,往往在某些频段超过限值,形成了对其它设备的电磁干扰(EMI),使得设备机箱的屏蔽效能(SE)急剧下降,系统的电磁兼容性降低。吸波材料对电磁波有吸收作用,在机箱内部贴装吸波材料,可以有效抑制腔体谐振,从而抑制谐振时电磁能量通过孔缝的泄漏,减少电磁干扰。本文主要通过数值仿真定量研究了设备机箱上开孔的形状、位置、大小、数目以及孔间距对机箱产生的电磁泄漏的影响,以及开孔对机箱内外电磁场分布的影响。然后通过理论分析研究了贴装吸波材料对屏蔽体谐振参数的影响,并通过数值仿真研究了吸波材料对开孔电磁泄漏的抑制,详细分析了不同位置、不同尺寸、不同电磁参数的的吸波材料对电磁泄漏的抑制效果。对于复杂屏蔽体,在综合考虑电子设备热设计和电磁兼容设计的情况下,本文提出了一个优化模型,并对一个简单模型进行了优化分析,给出了在同时满足散热和电磁兼容的条件下,通风孔阵位置、大小与孔间距的最佳值以及吸波材料的最优贴装位置和尺寸。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电磁兼容研究的背景和意义
• 1.2 电磁兼容仿真预测的意义
• 1.3 电磁辐射的危害及其抑制措施
• 1.3.1 电磁辐射的危害
• 1.3.2 世界各国所采取的措施
• 1.3.3 抑制电磁辐射的技术措施
• 1.4 吸波材料在抑制电磁干扰方面的应用及意义
• 1.5 本文的主要内容和结构安排
• 第二章 电磁屏蔽的基本原理及其不足
• 2.1 引言
• 2.2 电磁屏蔽基本概念
• 2.2.1 电磁屏蔽的基本概念
• 2.2.2 电磁屏蔽的作用原理
• 2.2.3 屏蔽效果的表示方法
• 2.3 反射式电磁屏蔽的不足
• 2.3.1 屏蔽体的不完整性对屏蔽效能的影响
• 2.3.2 加强局部区域场强
• 2.4 小结
• 第三章 吸波材料抑制电磁干扰的数值仿真
• 3.1 引言
• 3.2 吸波材料概述
• 3.3 矩形谐振腔相关理论介绍
• 3.3.1 谐振腔场强分布
• 3.3.2 谐振腔的品质因数
• 3.3.3 贴装吸波材料对谐振腔参数的影响
• 3.4 孔缝引起电磁泄漏的特性研究
• 3.4.1 面积相同形状不同的孔缝引起的电磁泄漏
• 3.4.2 长度不同的矩形孔引起的电磁泄漏
• 3.4.3 孔阵引起的电磁泄漏研究
• 3.5 吸波材料对谐振时电磁泄漏的抑制研究
• 3.5.1 吸波材料贴装位置对抑制效果的影响
• 3.5.2 吸波材料尺寸对抑制效果的影响
• 3.5.3 吸波材料电磁参数对抑制效果的影响
• 3.6 小结
• 第四章 设备机箱的散热及电磁兼容的优化设计
• 4.1 引言
• 4.2 优化模型
• 4.2.1 设计变量的描述
• 4.2.2 目标函数的描述
• 4.2.3 约束条件的描述
• 4.2.4 优化的数学模型
• 4.3 优化算法
• 4.3.1 模式搜索法的基本原理
• 4.3.2 约束条件的处理
• 4.3.3 罚函数的构造
• 4.4 优化实例
• 4.4.1 优化对象
• 4.4.2 优化参数设置
• 4.4.3 优化结果及分析
• 4.5 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文的主要工作和结论
• 5.2 今后工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果