CST機(jī)箱屏蔽效能仿真案例

機(jī)箱機(jī)柜作為電子設(shè)備中工作單元、電子部件的載體,其電磁屏蔽效能(SE- Shielding Effectiveness)的高低對(duì)電子設(shè)備的正常運(yùn)行有重大的影響。因此,機(jī)箱屏蔽效能的測(cè)試分析也變得越來(lái)越重要。通過(guò)軟件仿真獲得機(jī)箱的屏蔽效能相對(duì)實(shí)際測(cè)試來(lái)說(shuō)是一種既簡(jiǎn)便快捷又節(jié)省成本的有效途徑。更重要的是,軟件還能夠提供優(yōu)化機(jī)箱屏蔽效能的思路和直觀洞察力。

1、仿真模型

本算例我們利用某實(shí)際機(jī)箱作為仿真載體，對(duì)機(jī)箱的屏蔽效能進(jìn)行仿真分析，并將仿真結(jié)果與國(guó)軍標(biāo)GJB5240-2004進(jìn)行比對(duì)，對(duì)機(jī)箱的屏蔽效能進(jìn)行定級(jí)。

機(jī)箱模型如圖1所示：

圖1 機(jī)箱內(nèi)外部結(jié)構(gòu)模型圖

該機(jī)箱為一實(shí)際工程用機(jī)箱,長(zhǎng)約238mm，寬度約為168mm，高度約為54mm。機(jī)箱外殼由厚度為0.6mm的鋁板組成，在機(jī)箱的左右蓋板上有通風(fēng)孔結(jié)構(gòu),通風(fēng)孔為半徑3mm的圓孔。機(jī)箱內(nèi)部主要有插板和導(dǎo)軌板以及擋風(fēng)板等其它結(jié)構(gòu)。機(jī)箱中除了少數(shù)底座結(jié)構(gòu)為塑料材料,其余結(jié)構(gòu)材料均為鋁。

2、載荷設(shè)置

2.1頻率范圍

考慮到機(jī)箱屏蔽效能國(guó)軍標(biāo)GJB5240對(duì)頻率范圍的定義，因此將頻率范圍設(shè)置為從0至2GHz。

2.2激勵(lì)設(shè)置

平面波入射方向采用從機(jī)箱正方入射(沿z方向)，極化方式為水平極化(平行于X軸)，因?yàn)檫@種入射及極化方向?qū)Υ藱C(jī)箱的電磁兼容來(lái)說(shuō)是最惡劣的情況。

2.3定義探針

為了記錄機(jī)箱內(nèi)外的電場(chǎng)和磁場(chǎng),這里定義大量的探針，見(jiàn)圖2。通過(guò)內(nèi)外場(chǎng)強(qiáng)的比較得出屏效。

圖2 探針顯示圖

3、計(jì)算方法

采用時(shí)域有限差分法（FDTD）。產(chǎn)生網(wǎng)格量為1033777，采用曙光機(jī)器進(jìn)行計(jì)算，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有64個(gè)核，內(nèi)存為64GB。計(jì)算時(shí)間為：17.5h。

4、仿真結(jié)果

4.1內(nèi)部場(chǎng)結(jié)果

不同內(nèi)部探針的位置的電場(chǎng)結(jié)果，如下圖3所示

（-30，27，119）

（-70，27，10）

（-70，27，200）

（0，27，10）

圖3 機(jī)箱內(nèi)不同位置的電場(chǎng)強(qiáng)度

4.2外部場(chǎng)結(jié)果

不同外部部探針的位置的電場(chǎng)結(jié)果，如下圖4所示

圖4 機(jī)箱外部電場(chǎng)強(qiáng)度

4.3表面電流圖

實(shí)時(shí)場(chǎng)圖，如圖5所示

圖5 機(jī)箱外部場(chǎng)圖

5、機(jī)箱屏蔽效能定級(jí)

屏蔽效能的定義為空間中某點(diǎn)在沒(méi)有屏蔽體時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)與有屏蔽體時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)之比，通常以dB為單位，屏效值越高說(shuō)明屏蔽效果越好。在國(guó)軍標(biāo)GJB5240-2004中,場(chǎng)強(qiáng)規(guī)定在低頻段(10kHz~30MHz)為磁場(chǎng),而在中高頻段(230MHz~2GHz)為電場(chǎng)。

國(guó)軍標(biāo)5240-2004中根據(jù)機(jī)箱機(jī)柜的用途將其屏蔽效能分為四級(jí)，不同等級(jí)的機(jī)箱機(jī)柜屏蔽效能最低要求見(jiàn)下表：

通過(guò)以上探針的結(jié)果可以看出,該機(jī)箱整體的屏蔽效能在10kHz~30MHz頻段內(nèi)的屏效等級(jí)為3，在30MHz~230MHz頻段內(nèi)的屏效等級(jí)為2，而在230MHz~1GHz頻段內(nèi)的屏效等級(jí)為2。