基于等效电路的带孔阵腔体屏蔽效能计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子设备电磁兼容特性技术领域，尤其设及一种基于等效电路的带孔 阵腔体屏蔽效能计算方法。
【背景技术】
[0002] 电磁屏蔽用于阻挡电磁能量的传输，是抑制电磁干扰、防止能量泄漏的重要 手段。由于输入/输出，控制面板及通风散热等需要，屏蔽腔体上通常会存在各种形 状和尺寸的孔及孔阵。运些孔在适当的电磁频率下，会成为高效的福射天线，并成为 EMI(ElectromagneticInterference)问题的干扰源，是影响腔体屏蔽特性的关键因素。
[0003] 解析方法和数值方法可用于带孔腔体屏蔽效能的计算。解析方法计算速度快，结 果较准，但只能用于简单腔体。解析方法中，Bethe提出的小孔衍射理论将无限大零厚度平 面上的小孔看成是电偶极子和磁偶极子的组合，Mendez对其理论进行了改进，但只适用于 低频范围。近年来等效电路方法得到广泛关注，在计算单孔腔体的屏蔽效能时具有很高的 精度及效率，但处理孔阵时误差较大。数值方法包括矩量法、有限元法、时域有限差分法、 传输线矩阵法等，广泛用于宽频带上带孔阵复杂腔体的屏蔽效能计算，但是需要牺牲大量 的内存及计算时间。在对带孔阵腔体屏蔽效能进行数值计算时，由于组成孔阵的小孔数量 众多且与腔体总体尺寸相差很大，导致腔体模型的网格数量巨大，特别是在大型复杂腔体 (如机舱）的电磁特性分析中，往往由于存在大量小孔而导致整机的仿真无法进行。
【发明内容】
[0004] 本发明的发明目的是：为了解决现有技术中孔阵建模困难及等效电路方法在计算 带孔阵腔体屏蔽效能精度不高等问题，本发明提出了一种基于等效电路的带孔阵腔体屏蔽 效能计算方法。 阳〇化]本发明的技术方案是：本发明的基于等效电路的带孔阵腔体屏蔽效能计算方法， 包括W下步骤：
[0006]A、根据带孔阵腔体的孔阵参数构建等效单孔模型；
[0007] B、根据步骤A中构建的等效单孔模型构建其等效电路模型；
[0008] C、计算步骤A中构建的等效单孔模型中等效单孔的阻抗，并代替孔阵的阻抗；
[0009] D、根据步骤B中构建的等效电路模型计算带孔阵腔体的屏蔽效能。
[0010] 进一步地，所述步骤A根据带孔阵腔体的孔阵参数构建等效单孔模型，具体包括 W下分步骤： W11]A1、根据带孔阵腔体中孔阵面积及组成孔阵的小孔长宽比，构建与孔阵面积及组 成孔阵的小孔长宽比相同的单孔模型；
[0012]A2、根据孔阵中小孔的数量参数计算孔阵缩放比例，再将单孔模型的长宽尺寸按 照孔阵缩放比例进行缩放，构建等效单孔模型。
[0013] 进一步地，所述孔阵缩放比例的计算公式，具体为：
[0014]k= 1. 283Xno'1407-O. 2829
[001引其中，k为缩放比例，n为组成孔阵的小孔数量。
[0016] 进一步地，所述步骤B根据步骤A中构建的等效单孔模型构建其等效电路模型，具 体为：将等效单孔等效成共面的带状传输线，将带孔阵腔体等效成终端短路的波导。
[0017] 本发明具有W下有益效果：
[0018] (1)本发明通过构建等效单孔模型，在保证仿真精度的前提下降低了建模复杂度， 显著减少了网格数量，提高了仿真效率，简化了带孔阵复杂腔体的建模过程；
[0019] (2)本发明构建的等效单孔模型，大幅度的提高了等效电路方法在计算带孔阵腔 体屏蔽效能时的精度；与孔阵导纳模型对比，可W不受小孔形状及孔阵形式的限制；与广 义模矩量法（GMM0M)及专业的电磁仿真软件CST的结果对比，可W在保持计算精度的前提 下减少计算时间提高仿真效率，实现带孔阵腔体屏蔽效能的快速计算；
[0020] (3)本发明的基于等效电路的带孔阵腔体屏蔽效能计算方法具有快速性和准确性 的特定，使电磁兼容和散热的协同设计成为可能，有效提高了产品的设计周期。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明的基于等效电路的带孔阵腔体屏蔽效能计算方法流程示意图。
[0022] 图2-a是孔阵等效前带孔阵腔体内的电场分布结构示意图。
[0023] 图2-b是孔阵等效后带孔阵腔体内的电场分布结构示意图。
[0024] 图3-a是孔阵等效前的网格结构示意图。
[00巧]图3-b是孔阵等效后的网格结构示意图。
[0026] 图4-a是现有的孔阵模型结构示意图。
[0027] 图4-b是等效单孔模型结构示意图。
[0028] 图4-C是等效单孔模型的等效电路模型结构示意图。
[0029] 图5-a是本发明实施例的孔阵模型结构示意图。
[0030] 图5-b是本发明实施例的孔阵等效单孔模型结构示意图。
[0031] 图5-C是本发明与现有技术的计算结果对比示意图。
[0032] 图6-a是本发明与GMM0M方法的计算结果对比示意图。
[0033] 图6-b是本发明与电磁仿真软件CST的计算结果对比示意图。
【具体实施方式】
[0034] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用W解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0035] 如图1所示，为本发明的基于等效电路的带孔阵腔体屏蔽效能计算方法流程示意 图。本发明的基于等效电路的带孔阵腔体屏蔽效能计算方法，包括W下步骤：
[0036] A、根据带孔阵腔体的孔阵参数构建等效单孔模型；
[0037]B、根据步骤A中构建的等效单孔模型构建其等效电路模型；
[0038] C、计算步骤A中构建的等效单孔模型中等效单孔的阻抗，并代替孔阵的阻抗；
[0039] D、根据步骤B中构建的等效电路模型计算带孔阵腔体的屏蔽效能。
[0040] 在步骤A中，由于在对带孔阵腔体的电磁屏蔽特性进行研究时，发现同面积下带 孔阵腔体屏蔽效能高于单孔，且孔阵的小孔数量越多（尺寸越小），腔体的屏蔽效能越高； 其次，在腔体第4个主谐振点频率W下，随着孔数量的增多，屏蔽效能只是幅值的提高，而 谐振点不受影响；而产生运种现象的原因主要是小孔的尺寸效应。如图2-a所示，为孔阵等 效前带孔阵腔体内的电场分布结构示意图。如图2-b所示，为孔阵等效后带孔阵腔体内的 电场分布结构示意图。本发明在对带孔阵腔体的电磁屏蔽特性进行数值计算时，为了减少 模型网格数量并降低孔阵建模复杂度，提出一种孔阵等效单孔建模方法，具体包括W下分 步骤：
[0041] A1、根据带孔阵腔体中孔阵面积及组成孔阵的小孔长宽比，构建与孔阵面积及组 成孔阵的小孔长宽比相同的单孔模型；
[0042]A2、根据孔阵中小孔的数量参数计算孔阵缩放比例，再将单孔模型的长宽尺寸按 照孔阵缩放比例进行缩放，构建等效单孔模型。
[0043] 如图4-a所示，为现有的孔阵模型结构示意图；其中，a,b，c分别为带孔阵腔体机 箱长、高、宽尺寸，X，y分别为组成孔阵的小孔长宽尺寸，P为监测点P距离前面板的距离。 运里的单孔面积与孔阵面积相同，单孔长宽比与组成孔阵的小孔长宽比相同，与孔阵的外 包络形状无关