CST機箱屏蔽效能仿真案例

機箱機柜作為電子設備中工作單元、電子部件的載體,其電磁屏蔽效能(SE- Shielding Effectiveness)的高低對電子設備的正常運行有重大的影響。因此,機箱屏蔽效能的測試分析也變得越來越重要。通過軟件仿真獲得機箱的屏蔽效能相對實際測試來說是一種既簡便快捷又節(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際機箱作為仿真載體，對機箱的屏蔽效能進行仿真分析，并將仿真結果與國軍標GJB5240-2004進行比對，對機箱的屏蔽效能進行定級。

機箱模型如圖1所示：

圖1 機箱內外部結構模型圖

該機箱為一實際工程用機箱,長約238mm，寬度約為168mm，高度約為54mm。機箱外殼由厚度為0.6mm的鋁板組成，在機箱的左右蓋板上有通風孔結構,通風孔為半徑3mm的圓孔。機箱內部主要有插板和導軌板以及擋風板等其它結構。機箱中除了少數(shù)底座結構為塑料材料,其余結構材料均為鋁。

2、載荷設置

2.1頻率范圍

考慮到機箱屏蔽效能國軍標GJB5240對頻率范圍的定義，因此將頻率范圍設置為從0至2GHz。

2.2激勵設置

平面波入射方向采用從機箱正方入射(沿z方向)，極化方式為水平極化(平行于X軸)，因為這種入射及極化方向對此機箱的電磁兼容來說是最惡劣的情況。

2.3定義探針

為了記錄機箱內外的電場和磁場,這里定義大量的探針，見圖2。通過內外場強的比較得出屏效。

圖2 探針顯示圖

3、計算方法

采用時域有限差分法（FDTD）。產(chǎn)生網(wǎng)格量為1033777，采用曙光機器進行計算，每個節(jié)點有64個核，內存為64GB。計算時間為：17.5h。

4、仿真結果

4.1內部場結果

不同內部探針的位置的電場結果，如下圖3所示

（-30，27，119）

（-70，27，10）

（-70，27，200）

（0，27，10）

圖3 機箱內不同位置的電場強度

4.2外部場結果

不同外部部探針的位置的電場結果，如下圖4所示

圖4 機箱外部電場強度

4.3表面電流圖

實時場圖，如圖5所示

圖5 機箱外部場圖

5、機箱屏蔽效能定級

屏蔽效能的定義為空間中某點在沒有屏蔽體時的場強與有屏蔽體時的場強之比，通常以dB為單位，屏效值越高說明屏蔽效果越好。在國軍標GJB5240-2004中,場強規(guī)定在低頻段(10kHz~30MHz)為磁場,而在中高頻段(230MHz~2GHz)為電場。

國軍標5240-2004中根據(jù)機箱機柜的用途將其屏蔽效能分為四級，不同等級的機箱機柜屏蔽效能最低要求見下表：

通過以上探針的結果可以看出,該機箱整體的屏蔽效能在10kHz~30MHz頻段內的屏效等級為3，在30MHz~230MHz頻段內的屏效等級為2，而在230MHz~1GHz頻段內的屏效等級為2。