電波暗室屏蔽仿真分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u15656電波暗室屏蔽仿真分析案例 1326771.1電波暗室 1132021.2電波暗室屏蔽效能 2277881.3含天線的電波暗室建模仿真 2119171.3.1電波暗室模型簡介 282431.3.2模型定義 3268681.3.3電波暗室建模仿真結(jié)果 3101161.3.4參數(shù)分析 71.1電波暗室根據(jù)結(jié)構(gòu)特性劃分，一般可以將電波暗室劃分為半電波暗室和全電波暗室。前者是模擬開闊場的電波暗室，底面是金屬反射面，能夠使電磁波在此環(huán)境中進(jìn)行傳播，底面如果加上吸波材料，還可以將其用于射頻電磁場的輻射抗擾度的測試方案中，體現(xiàn)了該暗室良好的應(yīng)用價值；后者一般處于屏蔽狀態(tài)中，各個內(nèi)表面都由吸波材料構(gòu)成，并且可以根據(jù)使用者不同的需求，進(jìn)行不同尺寸的構(gòu)建，通常情況下全電波暗室有3米、5米、10米三種規(guī)格。理論上來講，全電波暗室也可以被置于室內(nèi)環(huán)境中，全電波暗室對于屏蔽狀態(tài)也一樣有嚴(yán)格的要求，在各個面均需鋪設(shè)吸波材料，實現(xiàn)對于真空環(huán)境的模擬，以保證傳播介質(zhì)能夠達(dá)到理想的狀態(tài)。在設(shè)計內(nèi)部結(jié)構(gòu)的過程中，因為考慮到平面吸波的干涉，所以就不存在對應(yīng)的距離問題，故通常會設(shè)置為3米的電波暗室，用3米電波暗室的好處在于能夠降低成本，節(jié)約資金。吸波材料在暗室中位于空氣和金屬板的空隙之間，置于此位置的好處在于能夠讓波阻抗始終處于遞減的狀態(tài)。因此，吸波材料的材質(zhì)通常選用泡沫尖劈型的介質(zhì)，以此完成碳的滲透，然后可以以熱量的形式逐漸消散內(nèi)部的電磁波。根據(jù)原理來講，尖壁的長度會影響頻率，繼而會影響吸波的功效，三指標(biāo)彼此都是正相關(guān)的聯(lián)系。在實際操作的過程中，為了能夠縮減空間成本，通常通過縮短尖壁長度來進(jìn)行，同時還能夠保證對于低頻率電磁波的吸收。在吸波材料后方多加上鐵氧體，就能夠?qū)崿F(xiàn)吸波材料組合化，是比較常規(guī)的做法。對于30MHz~1000MHz的電波暗室，能夠完全使用鐵氧體瓦材質(zhì)的材料，無須使用泡面尖壁材料，對于頻率不在上述范圍之間的，通常使用組合材料來構(gòu)成。現(xiàn)如今電磁兼容技術(shù)愈漸趨于完善，建造暗室的成本也控制的越來越低，電波暗室在實際生活中的應(yīng)用范圍也越來越廣。為了能夠再度縮減構(gòu)建成本，減小場地資源的浪費(fèi)，相關(guān)的新技術(shù)層出不窮。例如：半全轉(zhuǎn)換技術(shù)，是近幾年內(nèi)出現(xiàn)的一種全新技術(shù)，通過達(dá)到全電波暗室和半電波暗室間的轉(zhuǎn)換，更好地解決一些電磁兼容問題1.2電波暗室屏蔽效能為了保證實際的測試環(huán)境能夠達(dá)到實際理論測試要求，須對電波暗室屏蔽外界信號性能指標(biāo)進(jìn)行研究，使得電波暗室能夠處于相對理想的狀態(tài)。所以需要在屏蔽殼外設(shè)置對應(yīng)的干擾裝置，最后能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)置干擾裝置前后參數(shù)的對比，參數(shù)包括：電場強(qiáng)度參數(shù)、磁場強(qiáng)度參數(shù)、功率比值參數(shù)等。暗室的屏蔽效能，不僅與屏蔽材料的特性間存在關(guān)聯(lián)，而且也與殼體是否存在不連續(xù)形狀亦或是孔洞等有關(guān)。在實際焊接的過程中，屏蔽材料如果存在上述形狀或孔洞，就可能產(chǎn)生對理想的效果偏差更大的影響。在構(gòu)造完成電波暗室之后，在添加鐵氧體和吸波材料之前，還須對屏蔽性能進(jìn)行測量?，F(xiàn)如今不論國內(nèi)亦或是國外，都尚還沒有對測試的頻點(diǎn)以及測試的位置進(jìn)行設(shè)定，全部是在互相之間通過討論探究來得出最后的決定。在測試頻點(diǎn)時，通常在以下的幾個參數(shù)中進(jìn)行選擇：14kHz，100kHz，15MHz，450MHz，950MHz，10GHz，18GHz。上述的參數(shù)中與之對應(yīng)的屏蔽效能范圍通常設(shè)置于10kHz~18GHz直間。在測試位置時，一般選擇屏蔽性能較差的地點(diǎn)，如：門的四周，門的把手，通風(fēng)波導(dǎo)，接口板，濾波器等位置，都是比較通用的選擇節(jié)點(diǎn)。1.3含天線的電波暗室建模仿真1.3.1電波暗室模型簡介電波暗室是一種用于天線特性、電磁干擾(EMI)和電磁兼容性(EMC)測試的測量裝置。通過在室內(nèi)吸收電磁波并阻擋來自外部的傳入信號，該裝置在其內(nèi)部創(chuàng)建了一個虛擬無限空間，其中幾乎沒有內(nèi)部反射，也不會受到不必要的外部射頻噪聲的影響，因此可以在沒有任何干擾的情況下精確測量電波暗室中的被測器件。此模型模擬常用于EMI和EMC測試的雙錐形天線，它位于小型電波暗室的中心。計算的遠(yuǎn)場輻射方向圖和S參數(shù)(S11)表明，微波吸收器在不影響天線性能的情況下顯著減少了壁面反射。圖1.30在一個小房間(3.9m3.9m3.3m)中建造的最先進(jìn)的電波暗室。它由薄導(dǎo)電壁上的微波吸收器組成。圖中不包括兩個側(cè)壁。1.3.2模型定義吸收器的形狀配置為金字塔形物體陣列，以控制入射場在吸收器上的傳播方向，該入射場不是反射回輻射源，而是朝向相鄰吸收器的表面。我們使用低導(dǎo)電材料(=0.5S/m)來模擬金字塔形吸收器中用作輻射吸收材料(RAM)的導(dǎo)電碳載泡沫。因此，照射在吸收器上的電磁波部分發(fā)生反射，部分發(fā)生透射，隨后會重復(fù)衰減，直到電磁波到達(dá)金字塔底部。金字塔底部的電場大小急劇減小。因此，此時吸收器的反射非常小。電波暗室的外部為理想電導(dǎo)體(PEC)，用于模擬將電波暗室與外部射頻噪聲隔離的金屬表面。導(dǎo)入的雙錐形天線幾何結(jié)構(gòu)與案例庫中的另一個示例“用于EMI/EMC測試的雙錐形天線建?！敝惺褂玫膸缀谓Y(jié)構(gòu)完全相同。該參考模型模擬相同的天線幾何結(jié)構(gòu)，但天線由虛擬的電波暗室封閉，后者設(shè)置為完美匹配層(PML)。天線的金屬表面也由PEC配置。我們將參考阻抗為50的集總端口指派到六邊形框架組成的兩個結(jié)構(gòu)中心的間隙。除吸收器外，所有域都填充空氣。仿真頻率設(shè)為240MHz。1.3.3電波暗室建模仿真結(jié)果在COMSOL軟件中構(gòu)建如下圖所示(3.9m3.9m3.3m)的矩陣模型，模擬電波暗室外壁范圍，再通過構(gòu)建小金字塔來模擬吸波材料，通過鏡像和旋轉(zhuǎn)等操作得出完整電波暗室建模結(jié)果如圖1.31所示：圖1.31電波暗室模型通過第三章方法，在電波暗室模型中間加入雙錐天線模型，在簡單透視的情況下可以看到天線的球形域球殼，如圖1.32所示圖1.32加入雙錐天線電波暗室模型通過COMSOL做出Y-Z面的切面，并區(qū)別上色，可以得到如圖1.33的切面圖，圖中可以看見內(nèi)部天線的邊緣形狀圖1.33電波暗室內(nèi)包含天線的切面從模型開發(fā)器窗口中添加二維遠(yuǎn)場，r最小值設(shè)為0，最大值設(shè)為1，繪制得到二維遠(yuǎn)場圖1.34，240MHz下雙錐形天線H平面上的遠(yuǎn)場輻射方向圖，呈各向同性，與預(yù)期相符。圖1.34二維遠(yuǎn)場通過COMSOL中的三維繪圖組選擇等值線，顏色表達(dá)式輸入20*log10(emw.normE+1e-5)，得到三維繪圖的等值線，如圖1.35所示圖1.35電場模的等值線圖，單位（dB）電場強(qiáng)度在吸收器內(nèi)部逐漸衰減1.3.4參數(shù)分析圖1.36S參數(shù)的截圖圖1.37電波暗室模型的可控參數(shù)遠(yuǎn)場極坐標(biāo)圖隨方位角函數(shù)的變化情況如圖1.34所示。繪圖平面垂直于天線的主極化方向，因此這是H平面輻射方向圖。就像第三章中被PML包圍的雙錐形天線的輻射方向圖一樣，它是各向同性的，這是因