一種基于peec的含連接附件機(jī)箱電磁屏效仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)箱電磁兼容技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于PEEC的含連接附件機(jī)箱 電磁屏效仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來發(fā)展起來的電磁場仿真分析和預(yù)測技術(shù)是機(jī)箱電磁兼容設(shè)計的基礎(chǔ)，可使 研發(fā)人員在設(shè)計初期就預(yù)測機(jī)箱電磁兼容特性，從而指導(dǎo)設(shè)計。
[0003] 電子設(shè)備通過在縫隙處安裝導(dǎo)電橡膠、采用液冷代替風(fēng)冷散熱孔等措施，較好解 決屏蔽層電連續(xù)性問題后，機(jī)箱屏效得到提高。但連接附件作為系統(tǒng)中電子、電氣設(shè)備的 互連結(jié)構(gòu)，是引入電磁干擾的又一個途徑，導(dǎo)致放置于屏蔽機(jī)箱內(nèi)的分系統(tǒng)自身滿足電磁 兼容性要求，但在進(jìn)行互連之后就出現(xiàn)很多問題。機(jī)箱屏效仿真技術(shù)是機(jī)箱電磁兼容性分 析的重要組成部分，其前提是準(zhǔn)確建立電子設(shè)備機(jī)箱的電磁兼容仿真模型，此時就必須充 分考慮影響影響機(jī)箱屏效的各個因素，如：微擾結(jié)構(gòu)、通風(fēng)孔洞、縫隙、導(dǎo)電橡膠和連接附件 等，并對其進(jìn)行準(zhǔn)確建模。而完全考慮這些因素后，由于微小結(jié)構(gòu)眾多，必然會導(dǎo)致電磁仿 真模型網(wǎng)格數(shù)目急劇增多，使模型變得復(fù)雜，造成計算量的增加，甚至由于計算機(jī)資源的限 制而無法完成仿真分析工作。所以就有必要分析不同類型結(jié)構(gòu)在屏效建模中的特性，研究 在保證機(jī)箱諧振頻點(diǎn)偏移量滿足工程精度要求下的模型簡化方法。
[0004] 前人雖然在屏蔽機(jī)箱電磁兼容模型簡化方面做了很多工作，但他們的工作都有一 個特點(diǎn)：簡化結(jié)構(gòu)皆為"無源結(jié)構(gòu)"（結(jié)構(gòu)本身不產(chǎn)生電磁輻射或輻射貢獻(xiàn)極小），例如：腔 體微擾、介質(zhì)微擾以及加強(qiáng)筋都僅具有結(jié)構(gòu)功能，因其存在對腔體內(nèi)電場影響小而被簡化.
[0005] 但針對具有輻射效應(yīng)的"有源結(jié)構(gòu)"，例如連接附件，由于其結(jié)構(gòu)貫穿機(jī)箱內(nèi)外空 間，從而成為電磁干擾耦合傳導(dǎo)的路徑，在機(jī)箱內(nèi)部空間中產(chǎn)生二次輻射，具有較強(qiáng)的輻射 作用。應(yīng)用傳統(tǒng)的簡化方法便無法正確反映該結(jié)構(gòu)的輻射效應(yīng)對場強(qiáng)的貢獻(xiàn)，而目前尚未 有處理這種結(jié)構(gòu)的方法。
[0006] 所以應(yīng)當(dāng)從連接附件影響機(jī)箱電磁兼容特性的原理出發(fā)，提出新的建模簡化方 法，在實(shí)現(xiàn)簡化數(shù)值仿真模型，有效降低模型復(fù)雜度的同時還能準(zhǔn)確描述其電磁效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中具有輻射效應(yīng)的"有源結(jié)構(gòu)"在機(jī)箱內(nèi)部空間中 產(chǎn)生二次輻射，具有較強(qiáng)的輻射作用，應(yīng)用傳統(tǒng)的簡化方法便無法正確反映該結(jié)構(gòu)的輻射 效應(yīng)對場強(qiáng)的貢獻(xiàn)，而目前尚未有處理這種結(jié)構(gòu)的方法問題。
[0008] 為此，本發(fā)明提供了一種基于PEEC的含連接附件機(jī)箱電磁屏效仿真方法，其特征 在于：包括如下步驟：
[0009] 步驟101、將含連接附件機(jī)箱分成機(jī)箱主體和連接附件兩個子域；
[0010] 步驟102、針對不同子域和對象，基于其在電磁兼容性分析中的特性，采用不同的 建模簡化方法，建立起各個部分的電磁仿真數(shù)值模型；
[0011] 步驟103、通過步驟102分別建立連接附件和機(jī)箱主體電磁兼容性分析數(shù)值模型 后，組合完整機(jī)箱電磁仿真模型，組合的原理為：
[0012]
【主權(quán)項】
1. 一種基于PEEC的含連接附件機(jī)箱電磁屏效仿真方法，其特征在于：包括如下步驟： 步驟101、將含連接附件機(jī)箱分成機(jī)箱主體和連接附件兩個子域； 步驟102、針對不同子域和對象，基于其在電磁兼容性分析中的特性，采用不同的建模 簡化方法，建立起各個部分的電磁仿真數(shù)值模型； 步驟103、通過步驟102分別建立連接附件和機(jī)箱主體電磁兼容性分析數(shù)值模型后，組 合完整機(jī)箱電磁仿真模型，組合的原理為：
滿足條件：
其中Z；：為m連接件第n個針腳i線元，Pmni為其等效偶極子偶極矩，Q為內(nèi)露針腳和線 纜線單元劃分個數(shù)，1_為m接件第n個針腳i線元長度，I_為該單元電流值，；為單元 指向，(〇為電磁波角頻率，Xmin為最_頻率所對應(yīng)的最小波長，PW1和PW2分別是等效如后的 外部輻射源電磁波總能量； 步驟104、應(yīng)用矩量法對完整模型進(jìn)行計算，求解其機(jī)箱電磁屏蔽效能等特性。
2. 如權(quán)利要求1所述的步驟101、將含連接附件機(jī)箱分成機(jī)箱主體和連接附件兩個子 域，其特征在于：所述機(jī)箱主體包括外部零件、機(jī)箱內(nèi)微小結(jié)構(gòu)、縫隙、導(dǎo)電橡膠；所述連接 附件包括連接件和互聯(lián)線纜。
3. 如權(quán)利要求1所述的步驟102、針對不同子域和對象，基于其在電磁兼容性分析中 的特性，采用不同的建模簡化方法，建立起各個部分的電磁仿真數(shù)值模型，其特征在于，包 括如下步驟： 步驟201、將連接附件按照其位置分成兩部分，位于機(jī)箱中的連接件、內(nèi)部線纜和位于 機(jī)箱外部空間的外露線纜； 步驟202、采用解析方式對外露線纜求解其在已知外部電磁波照射下的感生電流和等 效阻抗，并構(gòu)建其等效激勵源； 步驟203、應(yīng)用部分元等效電路法對內(nèi)露線纜和連接件進(jìn)行建模，提取其等效電路模 型； 步驟204、將步驟202所求感生電流作為激勵施加于步驟203內(nèi)部線纜和連接件的等效 電路模型計算，得連接件針腳和內(nèi)露線纜電流，求解其在已知外部電磁波照射下的等效偶 極子偶極矩，公式為：
并依照能量守恒原理求解對連接附件進(jìn)行等效建模后的外部輻射源能量，公式為：
步驟205、將機(jī)箱主體影響電磁兼容性建模的結(jié)構(gòu)按其影響機(jī)理分成四個部分，外部結(jié) 構(gòu)件、機(jī)箱內(nèi)微小金屬結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)筋、縫隙和導(dǎo)電橡膠； 步驟206 :針對機(jī)箱外部結(jié)構(gòu)件，如減振器、安裝定位孔等，采用外部結(jié)構(gòu)件的處理方 法進(jìn)行簡化； 步驟207 :針對機(jī)箱內(nèi)的微小金屬結(jié)構(gòu)，基于電磁微擾理論，在保證簡化前后機(jī)箱諧振 頻率偏移量在誤差允許范圍之內(nèi)，進(jìn)行處理，簡化準(zhǔn)則為
其中Av機(jī)箱內(nèi)部空間 因微小結(jié)構(gòu)而改變的體積，V為機(jī)箱原始體積，I為誤差常數(shù)工程中一般取0<I<0.01 ; 步驟208 :對機(jī)箱接觸縫隙和導(dǎo)電橡膠進(jìn)行轉(zhuǎn)移阻抗等效建模，保證等效前后泄漏能 量與原始模型的泄漏能量相等；等效后的轉(zhuǎn)移阻抗必須滿足
，其中為等效 后的歸一化轉(zhuǎn)移阻抗，為原始模型的歸一化轉(zhuǎn)移阻抗，h2、h分別為等效前后的縫隙寬 度； 步驟209 :應(yīng)用微擾理論的二維面積公式對機(jī)箱加強(qiáng)筋進(jìn)行簡化建模，簡化準(zhǔn)則為
其中是機(jī)箱諧振頻率的偏移量，AS為加強(qiáng)筋橫截面積，S為與加強(qiáng) 筋垂直的機(jī)箱壁面積。
4.如權(quán)利要求3所述的步驟202、針對外露線纜，其特征在于：還可采用數(shù)值求解，構(gòu)建 其等效激勵源。
【專利摘要】本發(fā)明屬于機(jī)箱電磁兼容技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于PEEC的含連接附件機(jī)箱電磁屏效仿真方法，目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中具有輻射效應(yīng)的“有源結(jié)構(gòu)”在機(jī)箱內(nèi)部空間中產(chǎn)生二次輻射，具有較強(qiáng)的輻射作用，應(yīng)用傳統(tǒng)的簡化方法便無法正確反映該結(jié)構(gòu)的輻射效應(yīng)對場強(qiáng)的貢獻(xiàn)，而目前尚未有處理這種結(jié)構(gòu)的方法問題該基于PEEC的含連接附件機(jī)箱電磁屏效仿真方法，通過建立連接附件的等效偶極子模型，在簡化連接件針腳等微小結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還能準(zhǔn)確描述連接附件的輻射效應(yīng)，使機(jī)箱電磁兼容性分析模型更為準(zhǔn)確；在原始技術(shù)簡化機(jī)箱電磁模型的基礎(chǔ)上，通過引入連接附件的簡化方法，進(jìn)一步簡化機(jī)箱電磁兼容數(shù)值模型，減少網(wǎng)格劃分?jǐn)?shù)目，縮短計算時間。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104573244
【申請?zhí)枴緾N201510019031
【發(fā)明人】楊福榮, 李鵬, 段寶巖, 李勛, 王朝斌
【申請人】西安電子科技大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月14日