1 引言

　　計(jì)算機(jī)作為信息處理設(shè)備，在社會(huì)生產(chǎn)生活中起著重要作用。研發(fā)人員更多考慮的是計(jì)算機(jī)的主板、電源、CPU、顯卡、聲卡、網(wǎng)卡等的性能，而對(duì)機(jī)箱的考慮相對(duì)較少。但機(jī)箱對(duì)計(jì)算機(jī)的電磁兼容性的影響是不可忽視的。它不僅提供機(jī)械保護(hù)，還起到電磁屏蔽作用，使計(jì)算機(jī)免受外界電磁波的干擾，工作更加地穩(wěn)定、可靠；同時(shí)，它又防止計(jì)算機(jī)自身產(chǎn)生的電磁波向外輻射，不影響其它設(shè)備工作，防止信息泄露及對(duì)人體造成傷害。因此機(jī)箱設(shè)計(jì)應(yīng)引起研發(fā)人員的重視。計(jì)算機(jī)主機(jī)電磁泄漏方式包括：一種是以電磁波的形式輻射，稱為輻射泄漏，主要通過(guò)計(jì)算機(jī)各種接口及其它孔縫等；另一種是通過(guò)各種線路傳導(dǎo)出去的，稱為傳導(dǎo)泄漏，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電源信號(hào)線及地線等都可以作為傳導(dǎo)媒介。這里主要考慮輻射泄漏。

　　為分析計(jì)算機(jī)機(jī)箱的輻射泄漏，我們?cè)贖FSS中建立一個(gè)簡(jiǎn)單的箱體仿真模型，如圖1所示，機(jī)箱壁由六片理想金屬導(dǎo)體板構(gòu)成，厚度均為0.05cm，機(jī)箱內(nèi)部尺寸為22cm x 14cm x 30 cm，介質(zhì)為真空（vacuum）。由50ohm同軸電纜探頭對(duì)導(dǎo)

　　圖1 本文中的仿真模型及激勵(lì)源形式

　　體腔饋電，經(jīng)半徑為0.16cm的導(dǎo)線延長(zhǎng)探頭的中心導(dǎo)體部分，連接到機(jī)箱側(cè)面板上焊接的47ohm的貼片電阻上。仿真頻率1GHz~3GHz。為保證結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)均是選擇在終端S參數(shù)（S11）曲線中-10db以下的頻率點(diǎn)所測(cè)，此時(shí)負(fù)載較匹配。

　　2 孔縫的方向因素分析

　　這里分別分析幾種面積相同且形狀相同的孔縫垂直和平行于源電流方向開(kāi)置的情況，為便于分析，所有孔縫都分別開(kāi)置于機(jī)箱后面板中心位置處，分別測(cè)量?jī)煞N開(kāi)置方式在1.09GHz固定的頻率點(diǎn)固定線上的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)，為便于計(jì)算，對(duì)線進(jìn)行量化。量化點(diǎn)數(shù)為1000。測(cè)量線為平行于開(kāi)口中心軸線且距離開(kāi)口3cm處與開(kāi)口同長(zhǎng)度的一條線。得到兩組數(shù)據(jù)E1及E2。

　　2-1. 12 x 2cm2和2 x 12cm2 孔，仿真模型如圖2所示。

　　圖2 12 x 2cm2和2 x 12cm2 開(kāi)孔形式模型

　　得到的E1及E2折線圖如圖3所示，由圖可以看出，2 x 12cm2 孔的測(cè)量線上的場(chǎng)強(qiáng)大部分小于12 x 2cm2 孔的場(chǎng)強(qiáng)。

　　圖3 12 x 2cm2和2 x 12cm2 孔測(cè)量線場(chǎng)強(qiáng)折線圖

　　2-2. 12 x 0.1cm2和0.1 x 12cm2 縫，仿真模型如圖4所示。

　　圖4 12 x 0.1cm2和0.1 x 12cm2 開(kāi)縫形式模型

　　得到的E1及E2折線圖如圖5所示，由圖可以看出，除特殊點(diǎn)外，0.1 x 12cm2 縫的測(cè)量線上的場(chǎng)強(qiáng)小于12 x 0.1cm2 縫的場(chǎng)強(qiáng)。

　　圖5 12 x 0.1cm2和0.1 x 12cm2 縫測(cè)量線場(chǎng)強(qiáng)圖

　　2-3. 4.5 x 2cm2和2 x 4.5cm2 孔，仿真模型如圖6所示。

　　圖6 4.5 x 2cm2和2 x 4.5cm2 開(kāi)孔形式模型

　　得到的E1及E2折線圖如圖7所示，由圖可以看出，2 x 4.5cm2 孔的測(cè)量線上的場(chǎng)強(qiáng)均小于4.5 x 2cm2 孔的場(chǎng)強(qiáng)。

　　圖7 4.5 x 2cm2和2 x 4.5cm2 孔測(cè)量線場(chǎng)強(qiáng)圖

　　2-4. 4.5 x 0.1cm2和0.1 x 4.5cm2 縫，仿真模型如圖8所示。

　　圖8 4.5 x 0.1cm2和0.1 x 4.5cm2開(kāi)縫形式模型

　　得到的E1及E2折線圖如圖9所示，由圖可以看出，0.1 x 4.5cm2 縫的測(cè)量線上的場(chǎng)強(qiáng)均小于4.5 x 0.1cm2 縫的場(chǎng)強(qiáng)。

　　圖9 4.5x 0.1cm2和0.1x 4.5cm2 縫測(cè)量線場(chǎng)強(qiáng)圖

　　由以上幾組不同模型的仿真結(jié)果得到如下結(jié)論：在激勵(lì)源方向固定、孔縫面積和形狀相同的情況下，孔縫的開(kāi)置方向?qū)椛鋸?qiáng)度有較大的影響，孔縫沿源電流平行開(kāi)置對(duì)外的輻射強(qiáng)度要遠(yuǎn)低于比垂直于源電流方向開(kāi)置的孔縫。

　　3 孔縫的形狀因素分析

　　這里分析兩組相同面積的圓孔、方孔及平行于源電流方向的矩形孔的情況，為便于分析，所有孔縫都分別開(kāi)置于機(jī)箱后面板中心位置處，分別測(cè)量三種開(kāi)置方式在固定頻率點(diǎn)固定線上的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)，為便于計(jì)算，對(duì)線進(jìn)行量化。量化點(diǎn)數(shù)為1000。圓孔和方孔的測(cè)量線為距離開(kāi)口3cm處平行和垂直于源電流的兩條線，矩形孔測(cè)量線為平行于開(kāi)口中心軸線且距離開(kāi)口3cm處與開(kāi)口同長(zhǎng)度的一條線。然后測(cè)量距后面板4cm處面上的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)。最后由導(dǎo)出數(shù)據(jù)計(jì)算面的平均場(chǎng)強(qiáng)。

　　第一組開(kāi)孔面積均為9 cm2 ，仿真模型如圖10所示。圓孔r= 1.69256875 cm ，方孔 3 X 3 cm2 ，矩形孔 2 X 4.5 cm2 。測(cè)量頻率點(diǎn)為1.09 GHz。

　　圖10 開(kāi)孔面積均為9cm2圓孔、方孔、矩形孔模型

　　得到的測(cè)量線折線圖如圖11所示。

　　圖11 測(cè)量線場(chǎng)強(qiáng)折線圖

　?。▓D例中2x4.5表示矩形孔的測(cè)量線， 3x3 V和3x3 H分別表示方孔垂直和平行于源電流的測(cè)量線，CircleV和CircleH分別表示方孔垂直和平行于源電流的測(cè)量線）

　　距后側(cè)面板4cm處面上的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)圖如圖12所示，計(jì)算后的面場(chǎng)強(qiáng)的平均值為

　　圓孔：0.520086842 V/m ，方孔：0.480214061 V/m ，矩形孔：0.085773967 V/m。

　　圖12 開(kāi)孔面積均為9cm2的圓孔、方孔、矩形孔距后側(cè)面板4cm處面電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)圖

　　可以看到，在此組比較中，矩形孔的屏蔽效果是最好的，方孔和圓孔較前者要差的多，并且圓孔是最差的。

　　第二組開(kāi)孔面積均為16 cm2 ，仿真模型如圖13所示。圓孔r= 2.256758334191 cm ，方孔 4 X 4 cm2 ，矩形孔 2 X 8 cm2 。測(cè)量頻率點(diǎn)為2.15 GHz。

　　圖13 開(kāi)孔面積均為9cm2圓孔、方孔、矩形孔模型

　　得到的測(cè)量線折線圖如圖14所示。

　　圖14 測(cè)量線場(chǎng)強(qiáng)折線圖

　?。▓D例中2x8表示矩形孔的測(cè)量線， 4x4 V和4x4 H分別表示方孔垂直和平行于源電流的測(cè)量線，CircleV和CircleH分別表示方孔垂直和平行于源電流的測(cè)量線）

　　距后側(cè)面板4cm處面上的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)圖如圖15所示，計(jì)算后的面場(chǎng)強(qiáng)的平均值為

　　圓孔：0.096899033 V/m ，方孔：0.034421045 V/m ，矩形孔：0.034946021 V/m

　　圖15 開(kāi)孔面積均為16cm2的圓孔、方孔、矩形孔距后側(cè)面板4cm處面電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)圖

　　可以看到，在此組比較中，圓孔的屏蔽效果最差，矩形孔和方孔較前者要好。

　　通過(guò)以上兩組比較可以看出：在激勵(lì)源方向固定、孔縫面積相同時(shí)，孔縫的形狀對(duì)輻射強(qiáng)度有較大的影響，當(dāng)孔縫沿源電流平行開(kāi)置時(shí)，平行于源電流方向的矩形孔對(duì)外輻射強(qiáng)度要比同等面積的圓孔低得多。

　　4 結(jié)論

　　本文利用HFSS軟件仿真分析計(jì)算機(jī)機(jī)箱上開(kāi)口的輻射特性及其屏蔽性能，在激勵(lì)源方向固定的前提下得出了以下結(jié)論：

　　①孔縫面積和形狀相同時(shí)，孔縫的開(kāi)置方向?qū)椛鋸?qiáng)度有較大的影響，孔縫沿源電流平行開(kāi)置對(duì)外的輻射強(qiáng)度要遠(yuǎn)低于比垂直于源電流方向開(kāi)置的孔縫；

　　②孔縫面積相同時(shí)，當(dāng)孔縫沿源電流平行開(kāi)置時(shí)，對(duì)外輻射強(qiáng)度要比同等面積的圓孔低得多，此點(diǎn)結(jié)論只在激勵(lì)源固定的條件下成立，如果激勵(lì)源不確定，源電流方向不唯一，孔縫不能沿源電流方向開(kāi)置，此時(shí)要權(quán)衡各個(gè)方向，此時(shí)圓孔屏蔽效果是最好。