漢明窗在屏蔽效能計算中的應用

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的過程，漢明窗就是信號窗口的一種.我們為了充分利用FDTD方法與優勢，已經對腔體的結構進行模擬與仿真，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，對電場信號進行濾波，從而使得電場信號無需衰減到很小（時間步數急劇增加）也可以得到更準確的SE結果，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

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據截斷的問題.在信號處理中，通過將序列與窗函數相乘來實現離散序列的截斷.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用

3.1 漢明窗技術精度驗證

我們數值驗證的第一種幾何結構，金屬外殼上僅有一個水平的縫隙，沒有加載細線天線.計算區域用立方網格來進行離散化.其中Δx=Δy=Δz=1cm，時間步長為Δt=Δx/(2c0).為了節約仿真時間，在所有仿真過程中數據從時域到頻域的轉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和文獻中的測量結果.比較這兩個結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出來.

圖1 SE結果比較

可以明確的發現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 典型機箱結構屏蔽效能計算

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場分布情況，具體的設計結構以及尺寸如圖2和3所示.結構1的幾何參數是 ：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.結構 2的幾何參數是 ：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(結構1)

圖3 箱體表面采用周期形的矩形選擇表面(結構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構時電場的三個分量依然隨時間振蕩十分嚴重，但是和原來的結構在同樣的條件下的耦合電磁場相比，采用結構1時電場的分量下降了一個數量級以上，采用結構2時電場幅度為原來的三分之一左右.圖6給出了結構1、2和原結構屏蔽效能的比較，采用結構1時箱體屏蔽效能提高20分貝以上，采用結構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構的內場分布

圖5 表面采用周期形的矩形結構的內場分布

圖6 屏蔽效能對比

4 結論

文中通過對屏蔽腔體的電磁脈沖耦合效應研究，利用屏蔽效能(SE)參數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的屏蔽效能，重點研究了將漢明窗技術引入屏蔽效能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.

通過研究發現，腔體開縫結構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，并且發現細縫結構要比矩形結構的屏蔽效能好很多，在同樣開縫面積的情況下，矩形口要優于圓形口.