【《电波暗室屏蔽仿真分析案例》2600字】

电波暗室屏蔽仿真分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u15656电波暗室屏蔽仿真分析案例 1326771.1电波暗室 1132021.2电波暗室屏蔽效能 2277881.3含天线的电波暗室建模仿真 2119171.3.1电波暗室模型简介 282431.3.2模型定义 3268681.3.3电波暗室建模仿真结果 3101161.3.4参数分析 71.1电波暗室根据结构特性划分，一般可以将电波暗室划分为半电波暗室和全电波暗室。前者是模拟开阔场的电波暗室，底面是金属反射面，能够使电磁波在此环境中进行传播，底面如果加上吸波材料，还可以将其用于射频电磁场的辐射抗扰度的测试方案中，体现了该暗室良好的应用价值；后者一般处于屏蔽状态中，各个内表面都由吸波材料构成，并且可以根据使用者不同的需求，进行不同尺寸的构建，通常情况下全电波暗室有3米、5米、10米三种规格。理论上来讲，全电波暗室也可以被置于室内环境中，全电波暗室对于屏蔽状态也一样有严格的要求，在各个面均需铺设吸波材料，实现对于真空环境的模拟，以保证传播介质能够达到理想的状态。在设计内部结构的过程中，因为考虑到平面吸波的干涉，所以就不存在对应的距离问题，故通常会设置为3米的电波暗室，用3米电波暗室的好处在于能够降低成本，节约资金。吸波材料在暗室中位于空气和金属板的空隙之间，置于此位置的好处在于能够让波阻抗始终处于递减的状态。因此，吸波材料的材质通常选用泡沫尖劈型的介质，以此完成碳的渗透，然后可以以热量的形式逐渐消散内部的电磁波。根据原理来讲，尖壁的长度会影响频率，继而会影响吸波的功效，三指标彼此都是正相关的联系。在实际操作的过程中，为了能够缩减空间成本，通常通过缩短尖壁长度来进行，同时还能够保证对于低频率电磁波的吸收。在吸波材料后方多加上铁氧体，就能够实现吸波材料组合化，是比较常规的做法。对于30MHz~1000MHz的电波暗室，能够完全使用铁氧体瓦材质的材料，无须使用泡面尖壁材料，对于频率不在上述范围之间的，通常使用组合材料来构成。现如今电磁兼容技术愈渐趋于完善，建造暗室的成本也控制的越来越低，电波暗室在实际生活中的应用范围也越来越广。为了能够再度缩减构建成本，减小场地资源的浪费，相关的新技术层出不穷。例如：半全转换技术，是近几年内出现的一种全新技术，通过达到全电波暗室和半电波暗室间的转换，更好地解决一些电磁兼容问题1.2电波暗室屏蔽效能为了保证实际的测试环境能够达到实际理论测试要求，须对电波暗室屏蔽外界信号性能指标进行研究，使得电波暗室能够处于相对理想的状态。所以需要在屏蔽壳外设置对应的干扰装置，最后能够实现设置干扰装置前后参数的对比，参数包括：电场强度参数、磁场强度参数、功率比值参数等。暗室的屏蔽效能，不仅与屏蔽材料的特性间存在关联，而且也与壳体是否存在不连续形状亦或是孔洞等有关。在实际焊接的过程中，屏蔽材料如果存在上述形状或孔洞，就可能产生对理想的效果偏差更大的影响。在构造完成电波暗室之后，在添加铁氧体和吸波材料之前，还须对屏蔽性能进行测量。现如今不论国内亦或是国外，都尚还没有对测试的频点以及测试的位置进行设定，全部是在互相之间通过讨论探究来得出最后的决定。在测试频点时，通常在以下的几个参数中进行选择：14kHz，100kHz，15MHz，450MHz，950MHz，10GHz，18GHz。上述的参数中与之对应的屏蔽效能范围通常设置于10kHz~18GHz直间。在测试位置时，一般选择屏蔽性能较差的地点，如：门的四周，门的把手，通风波导，接口板，滤波器等位置，都是比较通用的选择节点。1.3含天线的电波暗室建模仿真1.3.1电波暗室模型简介电波暗室是一种用于天线特性、电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)测试的测量装置。通过在室内吸收电磁波并阻挡来自外部的传入信号，该装置在其内部创建了一个虚拟无限空间，其中几乎没有内部反射，也不会受到不必要的外部射频噪声的影响，因此可以在没有任何干扰的情况下精确测量电波暗室中的被测器件。此模型模拟常用于EMI和EMC测试的双锥形天线，它位于小型电波暗室的中心。计算的远场辐射方向图和S参数(S11)表明，微波吸收器在不影响天线性能的情况下显著减少了壁面反射。图1.30在一个小房间(3.9m3.9m3.3m)中建造的最先进的电波暗室。它由薄导电壁上的微波吸收器组成。图中不包括两个侧壁。1.3.2模型定义吸收器的形状配置为金字塔形物体阵列，以控制入射场在吸收器上的传播方向，该入射场不是反射回辐射源，而是朝向相邻吸收器的表面。我们使用低导电材料(=0.5S/m)来模拟金字塔形吸收器中用作辐射吸收材料(RAM)的导电碳载泡沫。因此，照射在吸收器上的电磁波部分发生反射，部分发生透射，随后会重复衰减，直到电磁波到达金字塔底部。金字塔底部的电场大小急剧减小。因此，此时吸收器的反射非常小。电波暗室的外部为理想电导体(PEC)，用于模拟将电波暗室与外部射频噪声隔离的金属表面。导入的双锥形天线几何结构与案例库中的另一个示例“用于EMI/EMC测试的双锥形天线建模”中使用的几何结构完全相同。该参考模型模拟相同的天线几何结构，但天线由虚拟的电波暗室封闭，后者设置为完美匹配层(PML)。天线的金属表面也由PEC配置。我们将参考阻抗为50的集总端口指派到六边形框架组成的两个结构中心的间隙。除吸收器外，所有域都填充空气。仿真频率设为240MHz。1.3.3电波暗室建模仿真结果在COMSOL软件中构建如下图所示(3.9m3.9m3.3m)的矩阵模型，模拟电波暗室外壁范围，再通过构建小金字塔来模拟吸波材料，通过镜像和旋转等操作得出完整电波暗室建模结果如图1.31所示：图1.31电波暗室模型通过第三章方法，在电波暗室模型中间加入双锥天线模型，在简单透视的情况下可以看到天线的球形域球壳，如图1.32所示图1.32加入双锥天线电波暗室模型通过COMSOL做出Y-Z面的切面，并区别上色，可以得到如图1.33的切面图，图中可以看见内部天线的边缘形状图1.33电波暗室内包含天线的切面从模型开发器窗口中添加二维远场，r最小值设为0，最大值设为1，绘制得到二维远场图1.34，240MHz下双锥形天线H平面上的远场辐射方向图，呈各向同性，与预期相符。图1.34二维远场通过COMSOL中的三维绘图组选择等值线，颜色表达式输入20*log10(emw.normE+1e-5)，得到三维绘图的等值线，如图1.35所示图1.35电场模的等值线图，单位（dB）电场强度在吸收器内部逐渐衰减1.3.4参数分析图1.36S参数的截图图1.37电波暗室模型的可控参数远场极坐标图随方位角函数的变化情况如图1.34所示。绘图平面垂直于天线的主极化方向，因此这是H平面辐射方向图。就像第三章中被PML包围的双锥形天线的辐射方向图一样，它是各向同性的，这是因