郭文卿，丁祎明，王永勝，張少波，李 偉

（1.中國電子科技集團公司第三十三研究所，山西 太原 030006；2.北京動力機械研究所，北京 100074）

引言

航空發(fā)動機艙內(nèi)電磁環(huán)境復(fù)雜，大功率執(zhí)行機構(gòu)的頻繁起停，對內(nèi)部電磁環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。電子控制器作為高速信息處理設(shè)備，其電磁敏感度極高，在復(fù)雜的電磁環(huán)境下，可能出現(xiàn)采集信號漂移、控制指令出錯等電磁干擾現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的飛行事故。因此有必要開展機箱電磁屏蔽效能研究，降低電子控制器面臨的空間電磁干擾風(fēng)險。通過開展適用于工程應(yīng)用的機箱屏蔽效能仿真方法研究，將機箱電磁防護(hù)設(shè)計融入控制系統(tǒng)設(shè)計流程中，對提高電磁防護(hù)設(shè)計效率具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。

1 屏蔽效能定義

屏蔽效能（SE），是指沒有屏蔽箱體時觀察點的電場強度與有屏蔽箱體時該觀察點處電場強度的比值。

式中：E′為屏蔽箱體內(nèi)的電場強度；E0為入射電場強度；H′和H0為相應(yīng)的磁場強度。

2 電磁屏蔽效能仿真分析

2.1 建模

1）機箱建模。通過仿真軟件外部導(dǎo)入功能直接將機箱三維模型導(dǎo)入。機箱結(jié)構(gòu)中影響屏蔽效能的孔口和縫隙，根據(jù)設(shè)計需求進(jìn)行取舍。本文中只保留了機箱的D 型接口，如圖1 所示。

圖1 機箱模型

2）外部電磁場建模。仿真激勵源采用0 dBV/m平面波照射，波形為脈沖形式，頻域范圍覆蓋1～8 GHz，如圖2 所示。

圖2 仿真激勵源模型

3）機箱內(nèi)部電場監(jiān)測點。建立機箱內(nèi)部電場監(jiān)測點，接收耦合進(jìn)入機箱的電場強度。監(jiān)測點位置如下頁圖3 所示。

圖3 機箱內(nèi)部監(jiān)測點位置

2.2 仿真結(jié)果

根據(jù)屏蔽效能計算公式，以dBV/m 為單位的內(nèi)部探針監(jiān)測值即為機箱屏蔽效能。仿真結(jié)果如下頁圖4 所示。

圖4 機箱屏蔽效能仿真結(jié)果

3 電磁屏蔽效能測試驗證

3.1 測試環(huán)境

測試環(huán)境包括信號源和發(fā)射天線組成的電磁輻射系統(tǒng)、電場探頭和頻譜儀組成的電磁場監(jiān)測系統(tǒng)。校準(zhǔn)測試布置如圖5 所示。機箱內(nèi)部電場測試布置如圖6 所示。

圖5 校準(zhǔn)測試布置圖

圖6 機箱內(nèi)部電場測試布置圖

3.2 測試結(jié)果

通過空間校準(zhǔn)和機箱內(nèi)部電場測試兩個環(huán)節(jié)，獲得兩條測試曲線；再根據(jù)屏蔽效能定義，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計算，得到機箱屏蔽效能。本次研究采用掃頻的方式進(jìn)行電場測量，掃頻測試量將獲得全頻段的電場曲線，有利于與仿真結(jié)果進(jìn)行對比驗證。

校準(zhǔn)值曲線截圖如圖7 所示，測試值曲線截圖如圖8 所示。

圖7 校準(zhǔn)值截圖

圖8 測試值截圖

3.3 測試數(shù)據(jù)處理

屏蔽效能測試結(jié)果=測試值（dBm）-校準(zhǔn)值（dBm）。

將頻譜儀記錄數(shù)據(jù)導(dǎo)出進(jìn)行處理，分別對校準(zhǔn)值和測試值進(jìn)行上包絡(luò)取值，校準(zhǔn)值上包絡(luò)如圖9所示，測試值上包絡(luò)如下頁圖10 所示。

圖9 校準(zhǔn)值與其上包絡(luò)曲線

圖10 測試值與其上包絡(luò)曲線

將校準(zhǔn)值上包絡(luò)與測試值上包絡(luò)代入上述計算方法，得到電磁屏蔽效能測試結(jié)果。電磁屏蔽效能仿真值進(jìn)行x 軸線性插值，便于計算仿真誤差。仿真上包絡(luò)曲線如下頁圖11 所示，測試和仿真結(jié)果對比如圖12 所示，仿真誤差分布如下頁圖13 所示。

圖11 仿真結(jié)果及其上包絡(luò)曲線

圖12 測試和仿真結(jié)果對比圖

圖13 仿真誤差分布

4 結(jié)論

1）機箱屏蔽效能隨著頻率增大而降低；

2）通過掃頻方式測試屏蔽效能的方法可行，需采用取上包絡(luò)的數(shù)據(jù)處理方式減小測試采樣點不同步造成的誤差；

3）機箱屏蔽效能仿真結(jié)果與實測結(jié)果相差小于15 dB，該仿真方法具有一定的工程指導(dǎo)意義。