CN111757660B - 一种非封闭式电磁屏蔽室 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非封闭式电磁屏蔽室，可在保证金属壳的电磁屏蔽效果下获得一个可与外界的直接交互渠道，便于满足通风透气、对流散热等各种传统封闭式电磁屏蔽装置无法实现的需求；本发明采用的棱柱装置的几何尺寸（内正方形边长2n与外正方形边长2m）和内部放置的金属挡板与通道口的相对距离d可以提前进行设计，可针对于实施的具体环境进行调整；对于通道口的形状和大小没有任何的限制，只要金属挡板能够填充或覆盖通道口，并将其放在棱柱装置中心部分中就可以实现，非常灵活。
Description
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽技术领域，更具体地说，涉及一种非封闭式电磁屏蔽室。
背景技术
很多电子通讯设备（比如手机、对讲机、收音机等）在工作状态下会向外辐射不同频段的电磁波，当其在自由空间中使用时，其辐射的电磁波很容易被外界探测设备接收到，从而会使得通讯信息被窃取，给信息安全带来了极大的隐患。电磁屏蔽可以通过金属阻挡电磁波信号或者通过吸波材料衰减电磁波信号，来降低信息安全隐患。传统的封闭式电磁屏蔽室要求严密的电磁屏蔽性能，阻断电磁辐射的出入，因而采用了金属壳结构（金属网制成），常采用冷轧钢板作为主体屏蔽材料制成的钢板房子来实现这样一个电磁屏蔽室。我国在电磁屏蔽室上设立了许多国家标准，比如BMB3-1999、GJBz20219-94和GJB3928-2000等，并根据不同的情况对于电场、磁场、平面波与微波的需阻挡频段进行了B级、C级的区分，从而满足不同区域的电磁屏蔽保密要求。但是现有的电磁屏蔽室并没有与外界的流通渠道，当人或者仪器在该种电磁屏蔽室中工作时，不能满足通风透气、对流散热等需求，与外界的交互极为不便，从而不适合在其中久留。
发明内容
针对现有方法的不足，提出一种非封闭式电磁屏蔽室。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种非封闭式电磁屏蔽室，包括：
一金属壳环绕形成的任意形状的封闭结构，在所述封闭结构的金属壳任意位置开设一任意形状的通道口；
一底面为环形正方形的棱柱装置，放置于距离通道口的指定位置；所述棱柱装置的内外两个正方形的中心在坐标原点O点重合，并且各边对应平行且均与对应的坐标轴平行；所述棱柱装置内部边界为一个边长为2n的正方形，其内部填充空气；外部边界为边长为2m的正方形，其外部填充空气；环形部分分成四个区域，分别填充特定的各向异性材料；
一金属挡板，放置于棱柱装置的中心位置，所述金属挡板的形状与通道口的形状一致，且适配封堵通道口或者覆盖通道口；当外界电磁波以任意方向入射时，将探测到金属挡板所在位置正好堵住通道口，电磁波无法进入含有通道口的封闭结构，从而构成非封闭式电磁屏蔽室。
其中，金属挡板放置于棱柱装置内，且不与棱柱装置内的环形部分内壁接触。
其中，棱柱装置的环形结构通过其对角线分为四个区域，每一区域填充各向异性介质的相对介电常数
和相对磁导率
通过以下公式导出：
针对四个区域，P和Q分别表示为：
区域1：
区域2：
区域3：
区域4：
其中，d表示金属挡板与通道口的相对距离，即让金属挡板沿着坐标轴的角平分线y=x从左至右平移到通道口的距离。
区别于现有技术，本发明提供了一种非封闭式电磁屏蔽室，可在保证金属壳的电磁屏蔽效果下获得一个可与外界的直接交互渠道，便于满足通风透气、对流散热等各种传统封闭式电磁屏蔽装置无法实现的需求；本发明采用的棱柱装置的几何尺寸（内正方形边长2n与外正方形边长2m）和内部放置的金属挡板与通道口的相对距离d可以提前进行设计，可针对于实施的具体环境进行调整；对于通道口的形状和大小没有任何的限制，只要金属挡板能够填充或覆盖通道口，并将其放在棱柱装置中心部分中就可以实现，非常灵活。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明提供的一种非封闭式电磁屏蔽室的结构示意图。
图2是本发明提供的一种非封闭式电磁屏蔽室中未按照本发明进行工作设置的二维截面图。
图3是本发明提供的一种非封闭式电磁屏蔽室中工作设置的二维截面图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
参阅图1，本发明提供了一种非封闭式电磁屏蔽室，包括：
一金属壳环绕形成的任意形状的封闭结构，在所述封闭结构的金属壳任意位置开设一任意形状的通道口；
一底面为环形正方形的棱柱装置，放置于距离通道口的指定位置；所述棱柱装置的内外两个正方形的中心在坐标原点O点重合，并且各边对应平行且均与对应的坐标轴平行；所述棱柱装置内部边界为一个边长为2n的正方形，其内部填充空气；外部边界为边长为2m的正方形，其外部填充空气；环形部分分成四个区域，分别填充特定的各向异性材料；
一金属挡板，放置于棱柱装置的中心位置，所述金属挡板的形状与通道口的形状一致，且适配封堵通道口或者覆盖通道口；当外界电磁波以任意方向入射时，将探测到金属挡板所在位置正好堵住通道口，电磁波无法进入含有通道口的封闭结构，从而构成非封闭式电磁屏蔽室。
其中，金属挡板放置于棱柱装置内，且不与棱柱装置内的环形部分内壁接触。
其中，棱柱装置的环形结构通过其对角线分为四个区域，每一区域填充各向异性介质的相对介电常数
和相对磁导率
通过以下公式导出：
针对四个区域，P和Q分别表示为：
区域1：
区域2：
区域3：
区域4：
其中，d表示金属挡板与通道口的相对距离，即让金属挡板沿着坐标轴的角平分线y=x从左至右平移到通道口的距离。
二维截面图中黑色粗线部分1-2表示非封闭的金属壳，其环绕区域为电磁屏蔽区域1-1。棱柱装置的内部介质3-1和外部1-3均为空气。棱柱装置内部中间部分放置一个与通道口形状和大小一样（或可以覆盖通道口）的金属挡板3-2。棱柱装置的环形部分分成四个区域2-1，2-2，2-3，2-4，其中填充的材料各不相同，均为特定的各向异性材料。各向异性材料的电磁参数由棱柱装置的几何尺寸（内正方形边长2n与外正方形边长2m）和内部放置的金属挡板与通道口的相对距离d决定。整个装置的作用是将离通道口有一定距离的金属挡板，对电磁波产生的效果是和金属挡板恰好堵住通道口是一样的，使得电磁波无法进入含有通道口的电磁屏蔽室中，但是除电磁波以外的其他物体（如空气、水、人等）均可以从通道口自由出入，因而实现非封闭式电磁屏蔽室。
棱柱装置外边界的正方形的边长为2m，内边界正方形的边长为2n；棱柱装置内外两个正方形的中心在坐标原点
处重合。棱柱装置的环形部分分成四个不同的区域2-1，2-2，2-3，2-4，这四个区域中填充的各向异性介质的相对介电常数
和相对磁导率
用公式（1）给出。
本发明提出的非封闭式电磁屏蔽室与传统的封闭式电磁屏蔽室相比，其将可以让原先封闭的电磁屏蔽空间有一个可以通风透气、对流散热的对外交互通道口，可以在保证电磁屏蔽效果的同时满足通风透气、对流散热等各种传统电磁屏蔽装置无法实现的需求。
图2和图3以灰度图的形式给出了数值模拟的验证结果。图2和图3画出的是电场的振幅分布，颜色越深代表电场的振幅越大（幅度范围从0到50V/m，振幅接近于0时显示白色，振幅接近于1时显示黑色）。图2和图3分别对应了在一个具有通风口的金属壳（矩形线框）周围没有使用和使用本发明设计的装置的情况。外界电磁波探测源为一个位置随机选取的线电流源。图2的模拟结果表明：在金属壳引入通风口后，电磁波会进入到金属壳内部区域，电磁屏蔽效果被完全破坏了。但是当采用本发明提出的非封闭式电磁屏蔽室的实现方法后（如图3），可以看到电磁波进本无法进入具有通风口的屏蔽室内部（仅有极少部分能进入内部：在外部探测条件一样的情况下，开口的电磁屏蔽室内电场幅度最大为256.066V/m，采用本发明的电磁屏蔽室后其内部电场幅度最大为16.7157V/m，可以满足低保密级别的屏蔽室要求）。模拟结果验证了本发明提出的非封闭式电磁屏蔽室的电磁屏蔽效果。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (2)
1.一种非封闭式电磁屏蔽室，其特征在于，包括：
一金属壳环绕形成的任意形状的封闭结构，在所述封闭结构的金属壳任意位置开设一任意形状的通道口；
一底面为环形正方形的棱柱装置，放置于距离通道口的指定位置；所述棱柱装置的内外两个正方形的中心在坐标原点O点重合，并且各边对应平行且均与对应的坐标轴平行；所述棱柱装置内部边界为一个边长为2n的正方形，其内部填充空气；外部边界为边长为2m的正方形，其外部填充空气；环形部分分成四个区域，分别填充特定的各向异性材料；
所述棱柱装置的环形结构通过其对角线分为四个区域，每一区域填充各向异性介质的相对介电常数εr和相对磁导率μr通过以下公式导出：
针对四个区域，P和Q分别表示为：
区域1：
区域2：
区域3：
区域4：
其中，d表示金属挡板与通道口的相对距离，即让金属挡板沿着坐标轴的角平分线y＝x从左至右平移到通道口的距离；
一金属挡板，放置于棱柱装置的中心位置，所述金属挡板的形状与通道口的形状一致，且适配封堵或者覆盖通道口；当外界电磁波以任意方向入射时，将探测到金属挡板所在位置正好堵住通道口，电磁波无法进入含有通道口的封闭结构，从而构成非封闭式电磁屏蔽室。
2.根据权利要求1所述的非封闭式电磁屏蔽室，其特征在于，金属挡板放置于棱柱装置内，且不与棱柱装置内的环形部分内壁接触。
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