[发明专利]一种预测开孔腔体谐振点频率的快速算法

说明书

技术领域

本发明属于电子设备电磁兼容技术领域，特别涉及一种预测开孔腔体谐振点频率的快速算法。

背景技术

当电磁谐振现象发生时，腔体内部的电磁场分布可以等效为一种驻波形式的分布，这种驻波所携带的电磁场能量非常巨大，从而导致腔体结构屏蔽电磁辐射的能力急剧降低。在实际生产中，为使电子设备具有较高屏蔽电磁辐射的能力，我们经常需要使其避开谐振点。因此，预测电磁谐振点的频率就成为了避开谐振点以获取较高电磁屏蔽效能的先决要素。

腔体的电磁谐振点频率与腔体的尺寸有关，有学者给出了预测腔体谐振点频率的经典计算公式：

式中，a，b，d为腔体的尺寸，m，n，p分别为腔体尺寸对应的谐振模式。但这个公式仅能针对封闭的腔体，并不能用于分析表面存在开孔的腔体。对于实际的电子设备，其腔体表面往往开有孔缝，这些腔体表面的孔缝会使得腔体电磁谐振点频率发生偏移。因此，这个经典公式并不能用于精确预测电子设备电磁谐振点频率，公式的实用性不高。

众多学者和专家利用仿真软件对开孔腔体的电磁谐振点频率进行了预测。仿真软件虽然可以精确的预测电磁谐振点频率，但却需要较长的计算时间和较多的计算机内存，对于快速预测电磁谐振点频率往往并不适用。综上所述，我们需要一种可以精确预测电子设备电磁谐振点频率的快速算法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种将腔体表面开孔等效为腔体内部的微扰物，并根据腔体内部存在微扰物时的偏移频率和封闭腔体的谐振点频率来计算开孔腔体的电磁谐振点频率，能够准确计算开孔腔体的谐振点频率，并且计算速度快，无需占用大量计算机内存的预测开孔腔体谐振点频率的快速算法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种预测开孔腔体谐振点频率的快速算法，将腔体表面的开孔等效为在腔体内部嵌入一个微扰物，根据腔体内部存在微扰物时的偏移频率和封闭腔体的谐振点频率计算开孔腔体的电磁谐振点频率。所述的快速算法包括以下步骤：

S1、确定开孔模型的计算参数；

S2、选取电磁谐振点的模式，并确定在该电磁谐振点模式下开孔等效微扰物的尺寸；

S3、计算在步骤S2得到的电磁谐振点模式下的开孔等效微扰物处的电场和磁场；

S4、根据步骤S2和S3得到的数据计算腔体内部存在开孔等效微扰物时的偏移频率Δf；

S5、根据步骤S1确定的计算参数计算封闭腔体的谐振点频率f₀；

S6、根据S4得到的偏移频率和S5得到的封闭腔体谐振点频率计算开孔腔体的电磁谐振点频率f。

进一步地，所述的步骤S1需要确定的计算参数包括腔体尺寸(a,b,d)，开孔尺寸(l,w)，以及开孔位置(X,Y)。

进一步地，所述的步骤S2的具体操作方法为：开孔等效微扰物的X轴和Y轴尺寸参数分别与开孔的X轴和Y轴尺寸参数l、w相等，开孔等效微扰物的Z轴尺寸参数u等效于该模式下谐振点发生时电场线切割开孔尺寸的有效长度。

进一步地，，所述的步骤S3的具体操作方法为：所述的电磁谐振点的模式包括TE和TM两种谐振模式，对于TE模式的谐振，开孔等效微扰物处的电场和磁场计算方法为：

对于TM模式的谐振，开孔等效微扰物处的电场和磁场计算方法为：

其中，k_c为截止波数，其表达式为：

其中，(x，y，z)为微扰物的体心点的坐标，m，n，p分别为腔体尺寸对应的谐振模式，μ为腔体磁导系数，ω为谐振点角频率，ε为腔体介电常数。

进一步地，，所述的步骤S4具体计算方法为：

式中，V₀是腔体体积，ΔV为微扰物体的体积，和分别为微扰物所在位置的电场和磁场；公式(3)的分子具体计算方法为：

公式(3)中的分母具体计算方法为：

进一步地，，所述的步骤S5具体计算方法为：

式中，a，b，d为腔体的尺寸，c为光速，m，n，p分别为腔体尺寸对应的谐振模式。

进一步地，所述的步骤S6具体计算方法为：