基于矢量有限元法的结构电磁兼容特性数值仿真研究

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2、容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要电磁兼容（EMC）已成为现代电子设备设计和研究过程中必须考虑的重要问题。采用数值仿真方法分析电子设备的电磁兼容性能是电磁兼容研究领域的重要内容，在已有的电磁场数值方法中，矢量有限元法由于在分析复杂结构时所具有的优点，目前已经成为了电磁兼容结构设计研究领域的主要数值仿真方法之一。本文应用矢量有限元法，对电子设备结构电磁兼容特性的数值仿真方法进行了系统研究，主要工作有：（1）研究了矢量有限元法的原

3、理及常用的矢量基函数建立方法，并分析了矢量有限元法在进行电磁场数值计算中的优点。（2）研究屏蔽原理及屏蔽效能的计算方法和谐振效应，分析单层全屏蔽、开孔情况、及加装波导窗后的屏蔽特性，并给出波导窗的选择方法。通过理论分析和仿真结果的对比，证明仿真方法的正确性及必要性。（3）研究了缝隙结构辐射原理和有限元计算方法。对单元形状引起误差的原因进行了理论分析；通过对网格划分方法研究，分析了缝隙建模中质量较差单元对求解精度的影响规律，获得了网格数量和求解精度、计算时间、计算规模之间的关系；引入转移阻抗概念，提出了转移阻抗仿真测试方法和基于转移阻抗的缝隙等效

4、建模法，验证等效建模法的使用效果。（4）阐述近场的概念，分析孔阵结构近场辐射原理并使用镜像法得到孔阵辐射场的积分方程，对比分析了仿真计算和基于平面波的理论计算结果，研究相关参数对近场屏蔽效能的影响规律，分析不同形状孔阵近场屏蔽效能。验证基于平面波的理论计算方法不能用于近场屏蔽效能计算。（5）分析热沉在电磁兼容设计中的重要性及热沉的辐射原理和矢量有限元计算方法。从不同的接地方式，鳍片数目、厚度、高度变化几个方面分析了热沉的电磁辐射特性，提出了影响谐振频率的关键因素，并从电磁兼容角度提出了热沉设计的注意事项。本文的创新性主要体现在以下几个方面：（1

5、）高频环境下波导窗选择方法的提出和仿真验证；（2）缝隙建模数值仿真分析与等效建模法的提出；（3）孔阵近场屏蔽效能有限元数值仿真方法的提出；（4）热沉电磁辐射特性数值仿真的研究。关键词：电磁兼容，矢量有限元，屏蔽，缝隙，孔阵，热沉IABSTRACTABSTRACTElectromagneticcompatibility(EMC)isgettingaveryessentialissuethatmustbeconsideredduringthedesignandreseachofmodernelectronicequipment,andconsequ

6、ently,thenumericalsimulationhasbeenwidelyusedtopredicttheEMCcapabilityofelectronicequipment.Amongtheexistingelectromagneticnumericalmethods,thevectorfiniteelementmethod(FEM)hasbecomeamajoroneintheareaofEMCstructuraldesignduetoitsadvantagesintheanalysisofcomplicatedstructure.

7、Inthepaper,thenumericalsimulationmethodofEMCstructuraldesignusingvectorFEMhasbeenstudiedindetails,andtheworkscarriedoutinthepapercanbesummariedasfollows：1.ThetheoryofvectorFEMandtheconstructionmethodofvectorbasefunctionarestudiedrespectively.TheadvantagesofvectorFEMareanalyz

8、edinthenumericalcalculationofelectromagneticfield.2.Thetheoryofshieldandthe