CN102063545B - 电子机柜电磁场辐射建模方法 - Google Patents
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Abstract
一种电子机柜电磁场辐射建模方法，涉及电子机柜电磁场辐射的计算，它首先针对电子机柜采用各向同性原理确定一维对称振子的臂长；然后利用三个两两正交、且中心位于同一点的上述一维对称振子建立三维对称振子模型，作为电子机柜的简化辐射体，三维对称振子的中心作为电子机柜的中心；最后采用电磁兼容检测数据确定所述三维对称振子的激励电压。本发明实现了在设备装备平台之前定量描述电子机柜的辐射电磁场分布的目的。利用本方法对电子机柜建模后，就能够计算指定区域的电磁场，得到该电子机柜在指定区域的辐射干扰大小。该方法有效克服了现有电子机柜设计中辐射干扰预测难、检测成本高、出现不兼容问题后补救困难的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电子机柜电磁场辐射的计算，具体地指一种电子机柜电磁场辐射建模方法。
背景技术
目前在工程上，电子机柜的电磁兼容程度都是通过在设备装备平台后进行电磁兼容性检测敏感项目考核试验来获得。这种方式由于无法事先了解电子设备的兼容程度，因而在工程设计之初难以把设备兼容性考虑进去；另一方面，设备装备平台后，需要对平台多种条件下设备间的电磁兼容性进行检测，带来了高成本的问题；此外，一旦出现不兼容问题，补救措施往往很困难，一般都需要对电子机柜的结构进行重新设计，进而影响了工程进度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种电子机柜电磁场辐射建模方法，能够在设备装备平台之前定量描述电子机柜的辐射电磁场分布，从而确定其辐射干扰，为电子机柜的设计提供参考。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种电子机柜电磁场辐射建模方法，首先针对电子机柜采用各向同性原理确定一维对称振子的臂长；然后利用三个两两正交、且中心位于同一点的上述一维对称振子建立三维对称振子模型，作为电子机柜的简化辐射体，三维对称振子的中心作为电子机柜的中心；最后采用电磁兼容检测数据确定所述三维对称振子的激励电压。
上述技术方案中，所述确定一维对称振子的臂长步骤中，以电子机柜的中心为球心、在包围电子机柜的半径最小的球面上产生的电场强度的最大值与最小值差值小于或等于8dB，为各向同性，此时的臂长作为所述一维对称振子的臂长。
进一步地，所述确定一维对称振子的臂长步骤为：在不超过电子机柜尺寸的范围内，从长到短选取若干不同臂长的一维对称振子，依次计算在包围电子机柜的半径最小的球面上产生的电场强度的最大值与最小值，当上述最大值与最小值差值小于或等于8dB时，该臂长作为一维对称振子的臂长，用于建立三维对称振子模型。
更进一步地，所述计算在FEKO软件中进行。
上述技术方案中，所述确定三维对称振子的激励电压步骤中，用MIL-STD-461E标准中RE102测试项目的测量值获得。
进一步地，所述确定三维对称振子的激励电压步骤为：
(1)将电子机柜进行MIL-STD-461E标准中的RE102测试项目(10kHz～18GHz电场辐射发射)检测，在频率为f时，测试点的电磁兼容测试值为E测(f)；
(2)在电磁场分析软件中令频率为f时三维对称振子上的激励电压V’(f)＝1伏，计算此条件下步骤(1)中测试点的电场强度E(f)；
(3)按公式：V(f)＝E测(f)/E(f)伏，得到频率为f时三维对称振子的激励电压为V(f)。
进一步地，所述频率f在2MHz～30MHz。
更进一步地，所述电磁场分析软件为FEKO软件。
本发明的有益效果在于：采用了三维对称振子作为电子机柜的简化辐射体，并用各向同性原理确定各一维对称阵子的臂长、用电磁兼容检测数据确定三维对称振子的激励电压，实现了在设备装备平台之前定量描述电子机柜的辐射电磁场分布的目的，其适用频率范围在2MHz～30MHz、误差在10dB以内。利用本方法对电子机柜建模后，就能够计算指定区域的电磁场，得到该电子机柜在指定区域的辐射干扰大小，当干扰能量小于此区域电子设备的接收灵敏度时，此电子设备处于兼容状态；反之，则电子设备不兼容。该方法有效克服了现有电子机柜设计中辐射干扰预测难、检测成本高、出现不兼容问题后补救困难的问题。
具体实施方式
以下以某一电子机柜为例，对本发明的具体实施例作进一步的详细描述：
该实施例的电子机柜尺寸为1m×1m×1m，据此，从长到短依次选取了1m、0.8m、0.6m、0.4m和0.2m五个长度分别作为一维对称振子的臂长，频率为f＝30MHz时，在包围电子机柜的半径最小的球面上(球面半径为0.87m)产生的电场强度的最大值与最小值差值见表1：
表1 30MHz时不同长度的一维对称振子在恰好包围电子机柜的球面上产生电场强度的最大值与最小值的差值表
由表1可见，当频率f＝30MHz、一维对称振子的臂长为0.2m时，其误差符合8dB要求。然后再以此臂长建立三维对称振子模型，即由三个两两正交、且中心位于同一点的相同上述一维对称振子构成。由于在2MHz～30MHz频率范围内，随着频率升高，各向同性会变差，因此当频率f＝30MHz时如果臂长使得模型满足各向同性的要求，则在整个2MHz～30MHz范围里此臂长的模型就都满足各向同性的要求。
接下来，将该电子机柜进行MIL-STD-461E标准中的RE102测试项目检测，即在屏蔽暗室中，将电子机柜放在平台上开机工作，离电子机柜1m处放置接收天线接收其辐射出的电磁能量，并将频谱分析仪与接收天线连接，最终从测量值中读取频率f＝30MHz时的电场强度为E测(30MHz)＝10μV/m；
在FEKO软件中建立0.2m长的三维对称振子模型，令该三维对称振子上的激励电压V’(30MHz)＝1伏，计算得到在30MHz时，电子机柜正前方1m处测试点的电场强度E(30MHz)＝539μV/m；
令V(30MHz)＝E测(30MHz)/E(30MHz)伏＝10/539伏≈0.02伏，此时可计算出，测试点的电场场强值恰好等于10μV/m，与电磁兼容检测的数据基本一致。0.02伏即确定为该模型在30MHz时的激励电压；
最后，在FEKO软件中建立长度为0.2m的三维对称振子、在振子中间设置的激励电压幅值为0.02V，这样就确定了30MHz时电子机柜的电磁辐射模型。按照此方法还可以确定其他各频率时电子机柜的电磁辐射模型，用这些模型就能够描述电子机柜在整个空间辐射的电磁场，以便对电子机柜的辐射干扰进行分析。
本发明的保护范围并不限于该的实施例。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。
Claims (8)
1.一种电子机柜电磁场辐射建模方法，其特征在于：首先针对电子机柜采用各向同性原理确定一维对称振子的臂长；然后利用三个两两正交、且中心位于同一点的上述一维对称振子建立三维对称振子模型，作为电子机柜的简化辐射体，三维对称振子的中心作为电子机柜的中心；最后采用电磁兼容检测数据确定所述三维对称振子的激励电压。
2.根据权利要求1所述的电子机柜电磁场辐射建模方法，其特征在于：所述确定一维对称振子的臂长步骤中，以电子机柜的中心为球心、在包围电子机柜的半径最小的球面上产生的电场强度的最大值与最小值差值小于或等于8dB，为各向同性，此时的臂长作为所述一维对称振子的臂长。
3.根据权利要求2所述的电子机柜电磁场辐射建模方法，其特征在于：所述确定一维对称振子的臂长步骤为：在不超过电子机柜尺寸的范围内，从长到短选取若干不同臂长的一维对称振子，依次计算在包围电子机柜的半径最小的球面上产生的电场强度的最大值与最小值，当上述最大值与最小值差值小于或等于8dB时，该臂长作为一维对称振子的臂长，用于建立三维对称振子模型。
4.根据权利要求3所述的电子机柜电磁场辐射建模方法，其特征在于：所述计算在FEKO软件中进行。
5.根据权利要求1所述的电子机柜电磁场辐射建模方法，其特征在于：所述确定三维对称振子的激励电压步骤中，用MIL-STD-461E标准中RE102测试项目的测量值获得。
6.根据权利要求5所述的电子机柜电磁场辐射建模方法，其特征在于：所述确定三维对称振子的激励电压步骤为：
(1)将电子机柜进行MIL-STD-461E标准中的RE102测试项目检测，在频率为f时，测试点的电磁兼容测试值为E测(f)；
(2)在电磁场分析软件中令频率为f时三维对称振子上的激励电压V’(f)＝1伏，计算此条件下步骤(1)中测试点的电场强度E(f)；
(3)按公式：V(f)＝E测(f)/E(f)伏，得到频率为f时三维对称振子的激励电压为V(f)。
7.根据权利要求6所述的电子机柜电磁场辐射建模方法，其特征在于：所述频率f在2MHz～30MHz。
8.根据权利要求6或7所述的电子机柜电磁场辐射建模方法，其特征在于：所述电磁场分析软件为FEKO软件。
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