漢明窗在屏蔽效能計算中的應(yīng)用

王 志，汪 青

1 引言

在信號處理中，可以說加窗處理是一個必經(jīng)的過程，漢明窗就是信號窗口的一種.我們?yōu)榱顺浞掷肍DTD方法與優(yōu)勢，已經(jīng)對腔體的結(jié)構(gòu)進行模擬與仿真，從根本上克服腔體諧振對FDTD方法迭代時間步的增加，本文引入漢明窗技術(shù)，對電場信號進行濾波，從而使得電場信號無需衰減到很小（時間步數(shù)急劇增加）也可以得到更準確的SE結(jié)果，這可以減少仿真時間，并提高FDTD方法的計算效率.

2 漢明窗技術(shù)

離散時間信號在實踐中總是受到限制的，因此，不可避免地要遇到數(shù)據(jù)截斷的問題.在信號處理中，通過將序列與窗函數(shù)相乘來實現(xiàn)離散序列的截斷.漢明窗具體公式如下：

其頻譜函 WHm(ejω)

其幅度函數(shù)WHmg(ω)

當N≥1時，其可近似表示為

3 漢明窗在屏蔽效能中的應(yīng)用

3.1 漢明窗技術(shù)精度驗證

我們數(shù)值驗證的第一種幾何結(jié)構(gòu)，金屬外殼上僅有一個水平的縫隙，沒有加載細線天線.計算區(qū)域用立方網(wǎng)格來進行離散化.其中Δx=Δy=Δz=1cm，時間步長為Δt=Δx/(2c0).為了節(jié)約仿真時間，在所有仿真過程中數(shù)據(jù)從時域到頻域的轉(zhuǎn)換過程中都用到漢明窗.縫隙的寬度是0.5cm.圖1是Modal/MoM法計算出來的SE和文獻中的測量結(jié)果.比較這兩個結(jié)果可以看到本論文提出來改進FDTD算法比模匹配/矩量法（Modal/MoM）算法要更精確些.在最低SE水平對應(yīng)的頻率f≈707MHZ.在該頻率處TM110模式在矩形金屬屏蔽體中被激發(fā)出來.

圖1 SE結(jié)果比較

可以明確的發(fā)現(xiàn)FDTD算法比矩量法要吻合實際測量值，所以說FDTD算法要更精確些.

3.2 典型機箱結(jié)構(gòu)屏蔽效能計算

對于高功率脈沖，我們主要采用表面開孔的方式來提高通信系統(tǒng)的屏蔽效能.本文中，我們主要分析表面采用周期性的細縫和矩形開槽情況下，機箱或機柜的屏蔽效能和內(nèi)場分布情況，具體的設(shè)計結(jié)構(gòu)以及尺寸如圖2和3所示.結(jié)構(gòu)1的幾何參數(shù)是 ：d=13mm,L1=L3=356mm，L2=150mm，L4=38mm，L5=74mm，L6=38mm，L7=46mm，L8=85mm，L9=3mm，L10=85mm，L11=85mm，L12=49mm.結(jié)構(gòu) 2的幾何參數(shù)是 ：d=13mm,L1=L3=356mm，L2=150mm，L4=23mm，L5=25mm，L6=25mm，L7=34mm，L8=23mm，L9=50mm，L10=20mm，L11=70mm，L12=70mm，L13=34mm.

圖2 箱體表面采用周期形的細縫選擇表面(結(jié)構(gòu)1)

圖3 箱體表面采用周期形的矩形選擇表面(結(jié)構(gòu)2)

圖4 和5給出了機箱中心的電場分量隨時間變化的曲線，可以看出采用兩種不同結(jié)構(gòu)時電場的三個分量依然隨時間振蕩十分嚴重，但是和原來的結(jié)構(gòu)在同樣的條件下的耦合電磁場相比，采用結(jié)構(gòu)1時電場的分量下降了一個數(shù)量級以上，采用結(jié)構(gòu)2時電場幅度為原來的三分之一左右.圖6給出了結(jié)構(gòu)1、2和原結(jié)構(gòu)屏蔽效能的比較，采用結(jié)構(gòu)1時箱體屏蔽效能提高20分貝以上，采用結(jié)構(gòu)2時箱體屏蔽效能提高了8分貝以上.

圖4 表面采用周期形的細縫結(jié)構(gòu)的內(nèi)場分布

圖5 表面采用周期形的矩形結(jié)構(gòu)的內(nèi)場分布

圖6 屏蔽效能對比

4 結(jié)論

文中通過對屏蔽腔體的電磁脈沖耦合效應(yīng)研究，利用屏蔽效能(SE)參數(shù)對其屏蔽特性進行了評析.我們主要考察了開細縫和矩形孔縫情況下矩形屏蔽腔體對應(yīng)的屏蔽效能，重點研究了將漢明窗技術(shù)引入屏蔽效能FDTD方法仿真中，可大大降低FDTD方法的迭代時間，提高仿真效率.

通過研究發(fā)現(xiàn)，腔體開縫結(jié)構(gòu)和取向會影響屏蔽效能.這與腔體表面的電流分布密切相關(guān)，并且發(fā)現(xiàn)細縫結(jié)構(gòu)要比矩形結(jié)構(gòu)的屏蔽效能好很多，在同樣開縫面積的情況下，矩形口要優(yōu)于圓形口.