利用EMC Plus进行电磁屏蔽效能仿真应用

电磁屏蔽主要是用来隔离空间电磁场的影响，从而有效的控制电磁波从某一区域向另一区域进行辐射传播，通常采用导电性导磁性较好的材料把所需屏蔽的区域与外部隔离开。屏蔽体的有效性是用屏蔽效能来度量的，屏蔽效能定义为：电磁场中同一地点没有屏蔽存在时电磁场强度E1与有效屏蔽时的电磁场强度E2的比值，它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度。

电磁屏蔽是解决电子设备电磁兼容问题的重要手段之一，大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决，特别是随着电路工作的频率日益提高，单纯依靠线路板设计往往不能满足电磁兼容标准的要求。电子设备的屏蔽设计与传统的结构设计有许多不同之处，如果没有考虑电磁屏蔽问题，产品将很难满足电磁兼容性要求。所以在设计电子产品时，必须从一开始就考虑电磁屏蔽问题。

现代电子产品研发设计中，电磁仿真日益成为不可或缺的研发手段之一。除了可以利用全波三维高频电磁场仿真工具Ansys HFSS，也可利用Ansys EMC Plus进行电磁屏蔽效能预测。

Ansys EMC Plus包含功能强大的三维有限差分时域（FDTD）求解器以及多导体传输线求解器，针对平台级的雷电，EMP，静电以及任何类型的EMC和E3问题进行电磁场分析。软件支持电磁场求解器和多导体，多屏蔽，多分支电缆线束的传输线求解器的混合求解。

本文就基于Ansys EMC Plus仿真工具，介绍如何分析电磁屏蔽效能。

Ansys EMC Plus仿真工具集成在Ansys Discovery界面里，这里以如下图示的开口金属腔体模型为例，展示EMC Plus电磁屏蔽效能仿真过程。

启动Ansys EMC Plus程序，打开在Discovery中建好的box模型。点击EMA3D页面，找到Domain项并点击定义仿真域。

在模型工作区会弹出如下窗口，设置好最低频率和最高频率，仿真步进和截止时间会同步更新。并设置仿真区域最小和最大坐标值。

设置好后点击如下图标确定完成仿真域设置。

在EMA3D页面，点击Plane Wave激励，在模型工作区会弹出设置窗口，设置该激励的角度方向参数如下图示，点击绿色勾图标完成辐射源设置。

在EMA3D页面，点击Materials下的Isotropic选项。

在模型区点击弹出窗口中的Library，在Local页里新建一个材料，点击OK确定。

点击Name右侧框将名称改为Aluminum，并将材料属性中电导率改为1.2e7。在模型左侧的选择项中选择Select Surface，然后点击左侧模型列表中的Surface模型，最后点击绿色勾完成模型材料定义。

（此处我们也可以定义材料的颜色，推荐不同材料用不同颜色来区分。点击材料左侧的眼睛图标可开启或关闭材料属性颜色的显示）

在EMA3D页点击Field-Boxed Region，创建电磁场探针区域。

在弹出的菜单中选择场类型为电场，区域坐标设置如下图，设置好后点击绿色勾完成设置。

在EMA3D页点击Mesh，稍等片刻即可完成模型的网格剖分，如下图示。

点击Mesh右侧的Start按钮，软件会自动先进行仿真前检查，有问题会在Warnings框里显示。没有问题即可点击Run按钮进行仿真。

仿真完成后，右键点击软件界面左侧仿真树中Results-Domain-Field Probe1，选择Compute Field Statistics进行后处理。在弹出的窗口中选择Plane_Wave.dat仿真结果文件，并勾选XYZ方向进行计算。

计算完成后，右键点击Visualization-2D Plots-Field Probe 1-Shielding Effective，选择Show，即可看到屏蔽效能随频率变化的最大值、均值、最小值曲线。