小孔磁极化系数的提取方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910405475.1 (22)申请日 2019.05.16 (71)申请人 华北电力大学 地址 102206 北京市昌平区朱辛庄北农路2 号 (72)发明人 焦重庆白婉欣李天乐郭安琪 (74)专利代理机构 北京众合诚成知识产权代理 有限公司 11246 代理人 史双元 (51)Int.Cl. G01R 33/12(2006.01) G01R 33/16(2006.01) (54)发明名称 一种小孔磁极化系数的提取方法 (57)摘要 本发明提出一种小孔磁化系数的提取方法， 。

2、该方法基于全波软件仿真方法， 得到一系列频率 下周期开孔无限大导体板的传输系数， 根据解析 公式拟合， 反推出任意形状开孔的磁化系数。 本 发明得出了可计算不同开孔形状的磁化系数的 方法， 不限于孔的形状， 可以较为准确方便地获 得开孔的磁化系数。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 110058183 A 2019.07.26 CN 110058183 A 1.一种小孔磁化系数的提取方法， 具体包括如下步骤： 步骤1： 在全波仿真软件中建立正方形周期单元， 在周期单元中间进行开小孔， 形成周 期孔阵， 设置未开孔处为理想导体， 得到无限大开孔导体平板模型； 步骤2： 施加垂直入射网格。

3、所在面的平面波， 通过软件仿真计算提取一系列频率下的传 输系数S21； 步骤3： 建立拟合方程YkX， 依据最小二乘法线性拟合可得k， 其中令： Xc/f/4 ， c为光速， f为入射波频率， k为和磁化系数相关的系数； 根据式： S21-20log10(S /4 m ) 与上面的拟合方程进行比较， 反推磁化系数： mS/k， 其中S为所述周期单元面积， 为入射波波长， m为所述小孔沿外磁场方向磁化系数； 步骤4： 将模型旋转90 ， 重复步骤2和3， 通过拟合方程即可得所述小孔沿外磁场垂直方 向的磁化系数 m； 步骤5： 将步骤3和4中求得的所述磁化系数带入公式： 中， 可以求得任意方向的磁。

4、化系数， 为该方向与外磁场的夹角。 2.根据权利要求1所述的一种孔磁化系数的提取方法， 其特征在于： 所述小孔可为圆孔 或正方形孔。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110058183 A 2 一种小孔磁极化系数的提取方法 技术领域 0001 本发明属于电磁屏蔽技术领域， 尤其涉及一种小孔磁极化系数的提取方法。 背景技术 0002 电磁屏蔽是抑制电磁干扰的有效措施。 在实际应用中， 大多采用金属板、 金属腔体 作为屏蔽。 但由于通风、 散热等需求， 屏蔽体表面一般会有开孔和缝隙， 电磁场通过这些孔 缝耦合到相邻空间， 降低了屏蔽效能， 使得屏蔽体内部敏感设备的运行受到影响， 同时泄漏 到外部。

5、的电磁场对周围环境产生电磁干扰。 所以， 对于屏蔽体开孔的研究具有重要的工程 和社会意义。 0003 Bethe理论是研究小孔屏蔽性能的重要理论， 该理论用小孔的极化系数来描述孔 的电磁泄露特性。 由该理论可知， 对于尺寸远小于入射波波长的小孔， 在不考虑带孔导体厚 度的情况下， 屏蔽体内的电磁场可以表示为孔径上电偶极子、 磁偶极子激发的场， 其中磁偶 极子的作用更大。 对于现有的开孔形状， 只有圆孔和椭圆孔等规则开孔形状具有磁化系数 的解析公式， 其他各类如矩形孔、 十字形孔、 不规则开孔， 只能借助数值计算方法或实验方 法进行提取。 因此， 提出一种简单有效的小孔磁化系数的提取方法很有必要。

6、。 发明内容 0004 本发明的目的是提出一种小孔磁化系数的提取方法， 该方法基于全波软件仿真方 法， 得到一系列频率下周期开孔无限大导体板的传输系数， 根据解析公式拟合， 反推出任意 形状开孔的磁化系数。 用于解决任意开孔形状的磁化系数计算问题。 0005 一种小孔磁化系数的提取方法。 具体包括如下步骤： 0006 步骤1： 在全波仿真软件中建立正方形周期单元， 在周期单元中间进行开小孔， 形 成周期孔阵， 设置未开孔处为理想导体， 得到无限大开孔导体平板模型。 0007 步骤2： 施加垂直入射网格所在面的平面波， 通过软件仿真计算提取一系列频率下 的传输系数S21； 0008 步骤3： 建。

7、立拟合方程YkX， 依据最小二乘法线性拟合可得k， 其中令： 0009Xc/f/4 ， 0010 c为光速， f为入射波频率， k为和磁化系数相关的系数。 0011 根据式S21-20log10(S /4 m )与上面的拟合方程进行比较， 反推磁化系数 m S/k， 其中S为周期单元面积， 为入射波波长， m为小孔沿外磁场方向磁化系数。 0012 步骤4： 将模型旋转90 ， 重复步骤2和3， 通过拟合方程即可得小孔沿外磁场垂直方 向的磁化系数 m。 0013步骤5： 将步骤3和4求得的磁化系数带入公式：中， 可以求 得任意方向的磁化系数， 为该方向与外磁场的夹角。 0014 进一步， 所述小。

8、孔可为圆孔或正方形孔。 说明书 1/3 页 3 CN 110058183 A 3 0015 本发明的有益效果是， 得到了计算不同开孔形状的磁化系数的方法， 不限于孔的 形状， 可以较为准确方便地获得开孔的磁化系数。 附图说明 0016 图1是本发明实施例1的导体平板模型图； 0017 图2是根据本发明实施例1的拟合方程的拟合图； 0018 图3是本发明实施例2的导体平板模型图； 0019 图4是根据本发明实施例2的拟合方程的拟合图。 具体实施方式 0020 下面结合附图， 对实施例作详细说明。 0021 本发明的目的是提出一种小孔磁化系数的提取方法， 该方法基于全波软件仿真方 法， 得到一系列。

9、频率下， 周期开孔无限大导体板的传输系数， 根据解析公式拟合， 反推出任 意形状开孔的磁化系数。 具体包括如下步骤： 0022 步骤1： 在全波仿真软件中建立正方形周期单元， 在周期单元中间进行开小孔， 形 成周期孔阵， 设置未开孔处为理想导体， 得到无限大开孔导体平板模型。 小孔可以为正方形 孔、 圆孔等。 0023 步骤2： 施加垂直入射导体板所在面的平面波， 通过软件仿真计算提取一系列频率 下的传输系数S21。 仿真软件例如可以是CST、 COMSOL等。 0024 步骤3： 建立拟合方程YkX， 依据最小二乘法线性拟合可得k， 其中令： 0025Xc/f/4 ， 0026 c为光速， 。

10、f为入射波频率， k为和磁化系数相关的系数。 0027 根据式S21-20log10(S /4 m )与上面的拟合方程进行比较， 反推磁化系数 m S/k， 其中S为周期单元面积， 为入射波波长， m为小孔沿外磁场方向磁化系数。 0028 步骤4： 将模型旋转90 ， 重复步骤2和3， 通过拟合方程即可得小孔沿外磁场垂直方 向的磁化系数 m。 0029步骤5： 将步骤3和4求得的磁化系数带入公式：中， 可以求得 任意方向的磁化系数， 为该方向与外磁场的夹角。 0030 下面结合附图， 对优选实施例作详细说明。 0031 实施例1 0032 对于圆孔的磁化系数进行提取。 具体执行步骤如下： 00。

11、33 步骤1： 创建如附图1所示平板模型， 其中， 正方形周期边长d1d24cm， 开孔圆孔 直径2cm， 厚度为0.001mm， 设置未开孔处为理想导体， x、 y边界为周期单元， 计算频率范围为 0-2GHz； 0034 步骤2： 施加沿z方向入射， 磁场沿y方向的平面波， 通过软件仿真得到一系列频率 对应的传输参数S21； 0035步骤3： 将步骤2中得到的S21做处理得到对传输参数对应的频率做处 理得Xc/f/4 。 采用最小二乘法对X、 Y作线性拟合， 得到结果如图2所示。 拟合结果得斜率k 说明书 2/3 页 4 CN 110058183 A 4 1248.7， 计算可得 my1.。

12、310-6m3。 圆孔的磁化系数解析公式为 my4r3/3， 其中r为圆孔 半径， 计算可得该模型中圆孔的y方向(磁场方向)磁化系数为1.310-6m3， 与本发明的方法 提取的结果相近， 由对称性可得， x方向(磁场垂直方向)磁化系数结果和y方向相同。 0036 实施例2 0037 对于正方形孔的磁化系数， 可以采用本发明所述方法进行提取。 具体执行操作如 下： 0038 步骤1： 创建如附图3所示平板模型， 其中， 正方形周期边长d1d24cm， 方孔边长 2cm， 厚度为0.001mm， 设置x、 y边界为周期单元， 计算频率范围为0-2GHz； 0039 步骤2： 施加沿z方向入射， 。

13、磁场沿y方向的平面波， 通过软件仿真得到一系列频率 对应的传输参数S21； 0040步骤3： 将步骤2中得到的S21做处理得到对传输参数对应的频率做 处理得Xc/f/4 。 对X、 Y作线性拟合， 得到结果如图4所示。 拟合结果得斜率k801.57， 计 算可得 my2.010-6m3。 实验得出， 方孔的磁化系数的表达式为 my0.26l3， 其中l为方孔 边长， 计算可得该模型中方孔的磁化系数为2.110-6， 相对误差在5以内。 由对称性可得， x方向(磁场垂直方向)磁化系数的计算结果与y方向(磁场方向)磁化系数计算结果一致。 0041 此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围 为准。 说明书 3/3 页 5 CN 110058183 A 5 图1 图2 说明书附图 1/2 页 6 CN 110058183 A 6 图3 图4 说明书附图 2/2 页 7 CN 110058183 A 7 。