孔缝耦合对电磁屏蔽效能的影响+CST仿真(3)
1.2 电磁屏蔽问题
如图1.2所示 图1.2屏蔽的类型
在频率升高时，电磁场辐射的能力也随之增强，辐射的电磁场传播距离变远。这时要将磁场和电场同时屏蔽，同时，在高频率时，设备内部的电磁场辐射也在增强，这时就需要用好的屏蔽材料或者接地好的屏蔽体，来起到屏蔽作用。
关于电磁屏蔽作用的原理。一种说明是在源场的作用下。感应电流在屏蔽体表面产生，在内壁产生磁极化、电荷、电流。二次场由此产生，在二次场和一次场叠加下，形成叠加场。叠加场要弱于一次场，这样就产生了屏蔽的效果。另一种是说，屏蔽反射也能产生场源，场源激发的电磁能流不进入空间。这两种说明的根源是相同的，因为在金属结构中，对电磁能流的反射和引导的作用原理，与这些产生的电流电荷和磁极化有着密切的关系。电阻小的金属用于电磁屏蔽，电磁场涡流作用会在屏蔽导体上产生，这样就有了屏蔽效果。若在屏蔽机箱上开孔缝，这样场就可以通过孔缝更容易的穿透，导致屏蔽效果急剧下降。在实际情况中，孔缝的存在由于散热通风等原因而不可避免。而且实际中，观察到机箱上一般都是有多个小孔来起到散热的作用，而不开一个大孔。因为外场入射到屏蔽体上产生了感应电流，感应电流产生的场就可以减小或者抵消一部分外场。这样就产生了屏蔽效果。如果孔缝垂直于感应电流，那么电流流动的路径被切断，从而破坏了屏蔽效果。如果孔缝平行于感应电流，这时候屏蔽效果不受孔缝影响。但是感应电流的方向难以判断，所以用多个小孔来弥补孔缝正确的方向，因此用大量的小孔来代替大孔，起到好的屏蔽效果。
在屏蔽机箱上开孔，往往是为了通风散热的需要，机箱完整性就遭到了破坏。如图1.3所示，这使设备或者系统的工作性能可能就会受到影响。功能性大不如前。所以研究这个课题十分必要。
图1.3 电磁场耦合进入屏蔽系统
当今时代，孔缝耦合用以下几种方法研究：
1.解析方法
Bethe理论和衍射理论是比较具有代表性的。Bethe理论指出，等效的电偶极子和磁偶极子就可以看成是无限大导体平面上的小尺寸的孔缝，小孔附近存在场，这个场可以理解为当机箱上没有孔是的场，和小孔中的等效电偶极子和磁偶极子产生的场叠加。但应用Bethe理论也是存在限制条件的，它只满足电磁波波长远远大于孔的线度时的情况。在光学中，惠更斯原理是衍射理论的基础，基尔霍夫是在惠更斯院里的基础上，推导出了基尔霍夫公式，用于解决小孔衍射问题。
2.数值方法
（1）时域差分法（FDTD）
1996年K.S.Yee提出了时域差分法（FDTD），这是一种电磁场数值计算方法。他的基本原理是：把空间划分成很多的小网格，每个网格上对麦克斯韦方程进行时间空间上的离散。FDTD法可以逐步求各个时刻电磁场的分布。
（2）等效电路法
Robinson等人在1996年提出了这个方法。用这个方法来解决孔缝耦合对屏蔽效能的影响。这个方法可以将复杂场的问题转变成我们熟知的电路问题。因为也有相应的公式，各个参量关系明确，一目了然。可以作为指导我们对有孔缝的设备进行电磁兼容性设计。
（3）电阻带微分方程法
如果孔缝的形状很简单，而且孔缝的尺寸和波长可以相比较，可用一个孤立的电阻带再利用几何绕射理论（GTD）推得。Senior根据巴俾涅原理和电阻带微分方程的基础上，得到了一个孔缝内部有填充材料的电流方程。在一定条件下也可以推导出经验公式。
（4）矩量法和广义理论结合