HFSS電磁屏蔽電磁兼容設(shè)計實驗

1、-. z.目 錄第一章 屏蔽體的設(shè)計理念 1.1屏蔽的概念及根本原理3 1.2屏蔽體的根本問題和分析方法4 1.3設(shè)計屏蔽體的根本參數(shù)設(shè)定4第二章 屏蔽體的建模過程2.1創(chuàng)立屏蔽體的單位模型及縫隙模型52.2創(chuàng)立屏蔽體的外空氣體及其設(shè)置72.3創(chuàng)立同軸屏蔽罩及同軸芯112.4設(shè)置屏蔽體的鼓勵及指定鼓勵端口142.5創(chuàng)立電阻及空氣腔152.6創(chuàng)立輻射邊界21第三章 屏蔽體性能的仿真分析及其結(jié)果3.1設(shè)置添加對屏蔽體的分析功能并分析模型233.2計算屏蔽體的數(shù)據(jù)及創(chuàng)立分析報告263.3保存屏蔽體工程并保存其分析報告30第一章 屏蔽體的設(shè)計理念1.1屏蔽體的概念及根本原理屏蔽是電磁兼容工程中廣泛采用

2、的抑制電磁干擾的有效方法之一。所謂電磁屏蔽，就是用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻慕饘倨帘误w將電磁干擾源限制在一定的圍，使干擾源從屏蔽體的一面耦合或當(dāng)其輻射到另一面時受到的抑制或衰減。 屏蔽的目的是采用屏蔽體包圍電磁干擾源，以抑制電磁干擾源對其周圍空間存在的接收器的干擾；或采用屏蔽體包圍接收器，以防止干擾源對其干擾。電磁屏蔽一般是指高頻交變電磁屏蔽，因為在交變場中，電場和磁場總是同時存在的，只是在頻率較低的圍，電磁干擾一般出現(xiàn)在近場區(qū)。近場隨著干擾源的性質(zhì)不同，電場和磁場的大小有很大差異。高電壓小電流干擾源以電場為主，磁場干擾可以忽略不計。這時就只可以考慮電場屏蔽；低電壓高電流干擾源以磁場干擾為主，電場干

3、擾可以忽略不計，這時就只可以考慮磁場屏蔽。隨著頻率增高，電磁輻射能力增強，產(chǎn)生輻射電磁場，并趨向于遠場干擾。遠場中的電場干擾和磁場干擾都不可以忽略，因此需要將電場和磁場同時屏蔽，即為電磁屏蔽。高頻時即使在設(shè)備部也可能出現(xiàn)遠場干擾，需要進展電磁屏蔽。如前所述，采用導(dǎo)電材料制作的且接地良好的屏蔽體，就能同時起到電場屏蔽和磁場屏蔽的作用。1.2屏蔽體的根本問題和分析方法此例講解如何在HFSS設(shè)計環(huán)境下創(chuàng)立、仿真、分析一個屏蔽體模型。在高速數(shù)字設(shè)計中使用的屏蔽盒可能會因為屏蔽盒上開的孔縫，使其屏蔽效能下降。因此，理解能量耦合機制是十分必要的。1.3設(shè)計屏蔽體的根本參數(shù)設(shè)定1.Ansoft HFSS設(shè)計

4、環(huán)境： 三維幾何模型：長方體、長方形、圓柱體。 邊界/端口鼓勵：邊界：集總RLC邊界，集總端口鼓勵。2.Ansoft HFSS準備工作：安裝HFSS14并成功破解。第二章 屏蔽體的建模過程2.1創(chuàng)立屏蔽體的單位模型及縫隙模型Step1 選擇菜單項,彈出對話框，設(shè)置單位為cm,，并應(yīng)用設(shè)置。Step2 在三維模型材料工具欄上，選擇vacuum項。Step3 選擇菜單項,創(chuàng)立部空氣體，具體尺寸參數(shù)為：并切換到Atteibute選項卡，在Name欄輸入Air_Inside并修改透明度為0.6，應(yīng)用設(shè)置。Step4 選擇菜單項,創(chuàng)立縫隙模型，具體尺寸參數(shù)為：并切換的Attribute選項卡，在Name

5、欄輸入Slot并修改透明度為0.4，應(yīng)用設(shè)置。2.2創(chuàng)立屏蔽體的外空氣體及其設(shè)置Step1 選擇菜單項,創(chuàng)立長方體，具體尺寸參數(shù)為：并切換的Attribute選項卡，在Name欄輸入Air并勾選Display Wireframe,且修改透明度為0.8。Step2 選擇菜單項,以偏移設(shè)置相對坐標系，并在坐標區(qū)設(shè)置*：17.0，設(shè)置Y：14.0，設(shè)置Z：15.0，應(yīng)用設(shè)置。Step3 在繪圖平面工具欄上，改變激活平面為*Z平面。Step4 選擇菜單項,創(chuàng)立圓柱體，具體尺寸參數(shù)為：并切換的Attribute選項卡，在Name欄輸入Coa*_Diel并修改透明度為0.2，應(yīng)用設(shè)置。Step5 選擇菜單

6、項選擇對象Air_Inside、Coa*_Diel、Solt并應(yīng)用設(shè)置。Step6 選擇菜單項組合對象。Step7 在三維模型材料工具欄中選擇select項，翻開Select Definition，在列表中選擇Pec項，應(yīng)用設(shè)置。2.3 創(chuàng)立同軸屏蔽罩及同軸芯Step1 在繪圖平面工具欄中改變激活平面為*Z。選擇菜單項，創(chuàng)立圓柱體即為同軸屏蔽罩，具體尺寸參數(shù)為：并切換的Attribute選項卡，在Name欄輸入Coa*_Shield并修改透明度為0.3，應(yīng)用設(shè)置。Step2 選擇菜單項，創(chuàng)立圓柱體，即為同軸芯，具體尺寸參數(shù)為：并切換的Attribute選項卡，在Name欄輸入Coa*_Pin并

7、修改透明度為0.5，應(yīng)用設(shè)置。2.4 設(shè)置屏蔽體的鼓勵及指定鼓勵端口Step1 選擇菜單項，創(chuàng)立圓，具體尺寸參數(shù)為：并切換的Attribute選項卡，在Name欄輸入p1并修改透明度為0.9，應(yīng)用設(shè)置。Step2 選擇菜單項，選擇p1,應(yīng)用設(shè)置。Setp3 選擇菜單項,在General界面上，設(shè)置Name為p1。2.5創(chuàng)立電阻及空氣腔Step1 選擇菜單項,以偏移的方式設(shè)置相對坐標系，并在坐標輸入?yún)^(qū)，設(shè)置*：0.0，設(shè)置Y：-13.84，設(shè)置Z：0.0,創(chuàng)立坐標系CS。Step2 在繪圖平面工具欄，改變激活平面為*Y，。Step3 選擇菜單項，創(chuàng)立矩形，具體尺寸參數(shù)為：并切換的Attribut

8、e選項卡，在Name欄輸入Resistor并修改透明度為0.1，應(yīng)用設(shè)置。Step4 選擇菜單項,選擇Resistor,應(yīng)用設(shè)置，指定集總RLC邊界Resistor。Step5 選擇菜單項,設(shè)置Lumped RLC Boundary對話框，并設(shè)置New Line，在坐標輸入?yún)^(qū)，輸入點1，*:0.0，Y:0.0，Z:0.0，輸入點2，*：0.0，Y：-0.16，Z：0.0，應(yīng)用設(shè)置。Step6 選擇菜單,設(shè)置Select Coodrdinate System,從列表選擇CS為Global，并確定坐標系的選擇。Step7 選擇,創(chuàng)立箱體，具體尺寸參數(shù)為：并切換的Attribute選項卡，在Name

9、欄輸入Case并修改透明度為0.2，應(yīng)用設(shè)置。Step8 選擇菜單項,應(yīng)用設(shè)置。Step9 選擇菜單項,組合對象。Step10 選擇菜單項，應(yīng)用設(shè)置。Step11選擇菜單項選,設(shè)置Substract對話框，應(yīng)用設(shè)置。2.6創(chuàng)立輻射邊界Step1 選擇菜單項，應(yīng)用設(shè)置。Step2 選擇菜單項，應(yīng)用設(shè)置。Step3 選擇菜單項，翻開對話框并檢查邊界情況，結(jié)果為。關(guān)閉對話框，至此，屏蔽體設(shè)置完成。 第三章 屏蔽體性能的仿真分析及其結(jié)果3.1設(shè)置添加對屏蔽體的分析功能并分析模型Step1 選擇菜單項,設(shè)置Solution Setup對話框，Step2 選擇菜單項,設(shè)置Edit Frequency Sw

10、eep對話框，Step3 選擇菜單項,完成檢查。Step4 選擇菜單項，進展分析數(shù)據(jù)。3.2計算屏蔽體的數(shù)據(jù)及創(chuàng)立分析報告Step1 選擇菜單項，查看概括，如存使用時間、計算時間、剖分的四面體數(shù)目等。切換到Covergence選項卡，查看收斂性，從圖像上可以觀察到迭代5次就收斂了。Step2 選擇菜單項自動生成S11曲線表。圖表為在一個閉合的腔體，材料為PEC上開了一個縫隙Slot后，有一局部S11很小，在圖中約為1.08GHz附近處，說明外部頻率為1.08GHz的信號能量能夠通過小孔進入屏蔽體部，或者屏蔽體部頻率為1.08GHz的信號能量能夠通過小孔輻射到外部，屏蔽效果過不好。Step3 選擇菜單項如下圖為通過縫隙傳輸?shù)酵獠炕蛘咄獠客ㄟ^縫隙輸入到腔體部的能量，具體分析與S11的曲線圖分析結(jié)果一樣，也是在1.08GHz處受到的干擾程度最大。3.3保存屏蔽體工程并保存其分析報告選擇一個對象來繪制場，在HFSS軟件中，繪制電場/磁場分布圖，必須要先選擇一個物體，比方：想觀察一個平面上得電場/磁場分布，首先必須選擇這個平