CN111954453A - 一种非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构、设计方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于微波毫米波旋转及柔性机构技术领域，公开了一种非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构、设计方法及应用，包括柱状基体、圆弧面周期性金属凸体阵列、屏蔽体。圆弧面周期性金属凸体阵列由等半径的圆弧面金属凸体沿柱状基体的外圆柱面以周期性规则排列构成。屏蔽体的圆柱腔与柱状基体的柱面圆弧呈同心圆关系。屏蔽体的圆柱腔直径大于圆弧面周期性金属凸体阵列的外圆弧直径，圆柱腔内壁与金属凸体的外弧面不接触，通过特定步骤获得合适的尺寸参数，圆弧面周期性金属凸体阵列与屏蔽体的圆柱腔共同构成宽电磁禁带电磁带隙结构，实现宽带电磁屏蔽。本发明宽带电磁屏蔽结构内部无物理接触，具有可旋转特性，可用于实现结构旋转时的宽带电磁屏蔽。

Description

一种非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构、设计方法及应用

技术领域

本发明属于微波毫米波旋转及柔性机构技术领域，尤其涉及一种非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构、设计方法及应用。

背景技术

目前，在各类微波毫米波旋转及柔性机构，如旋转关节、柔性关节、旋转式开关中，实现结构旋转可动的同时保持正常的电磁屏蔽性能，对于保证电路部件的功能和性能十分重要。例如雷达中广泛应用的旋转关节，其旋转部位无法采用硬接触方式，必须采用具有可旋转特性的电磁屏蔽结构，使得电磁信号无法从旋转部位泄露耦合，方能保证旋转关节良好的电磁传输性能。

对于此类支持旋转特性的电磁屏蔽结构，业内现有的技术总体分为两类：第一，扼流槽结构的非接触式结构，利用扼流槽结构实现电磁屏蔽，非接触结构实现旋转。但扼流槽结构依赖于四分之一波长变换结构，因此其为窄带结构，无法实现宽带电磁屏蔽。第二，电刷或弹片的接触式结构，利用电刷或弹片实现旋转过程中的电磁屏蔽，但是此类结构为接触式结构，在旋转过程中旋转部位会存在额外的摩擦阻力，受制造及装配工艺影响，实际中会导致接触部位的阻力不均匀，进而造成旋转不平稳。且接触式结构在经过长时间旋转后，会造成磨损，磨损后则会影响电磁屏蔽性能。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)目前支持旋转特性的扼流槽式非接触电磁屏蔽结构为窄带结构，无法实现宽带电磁屏蔽。

(2)目前支持旋转特性的接触式电磁屏蔽结构存在磨损和旋转不平稳的问题。

解决以上问题及缺陷的难度为：

对于旋转或可动的电磁结构，在其旋转或可动部位无法采用硬连接结构，如果在结构可动可旋转的同时无法保证足够的电磁屏蔽特性，则会严重影响相关微波毫米波柔性机构及部件的性能。对于此类旋转结构，如果采用简单的非接触结构，则非接触的结构间隙会导致电磁泄露，影响电磁屏蔽效果；如果采用扼流槽式的非接触结构，虽然可以实现一定程度的电磁屏蔽，但无法实现宽带的电磁屏蔽特性，实际应用中使得工作带宽受限；如果采用接触式结构，虽然可以实现宽带的电磁屏蔽，但会存在磨损和旋转不平稳的问题。如何实现结构上非接触、旋转平稳无磨损，又具有宽带的电磁屏蔽特性，是该项技术的难点，到目前为止尚无有效的解决方案。

解决以上问题及缺陷的意义为：

针对上述问题，本发明提出一种非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构、设计方法及应用。通过本发明的结构，既实现了旋转可动部位的非接触化，又可以实现宽带的电磁屏蔽特性，对于解决现有技术的缺陷有着重要的意义，可以大幅改善相关微波毫米波柔性机构及部件的性能。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构、设计方法及应用。

本发明是这样实现的，一种非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构，所述非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构包括柱状基体、圆弧面金属凸体阵列及屏蔽体；圆弧面金属凸体阵列设置于柱状基体的外圆柱面；屏蔽体为具有圆柱体内腔的独立结构；

所述柱状基体为圆柱体或部分圆柱体，柱状基体的材料为金属或表面电镀金属层的材料。

进一步，所述圆弧面金属凸体阵列由多个等半径的圆弧面金属凸体构成，金属凸体沿柱状基体外部的连续柱面以周期性规则排列，金属凸体的外圆弧与柱状基体的柱面圆弧呈同心圆关系，柱状基体的轴向长度大于等于圆弧面金属凸体阵列沿轴向的总长度。

进一步，所述非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的结构及排列方式为：所述柱状基体为完整的圆柱体结构，所述圆弧面金属凸体阵列中，各金属凸体的结构及尺寸完全相同，每一圈金属凸体位于柱状基体的同一轴向截面内，沿柱状基体的外圆柱面以等弧度间距方式排列，同时沿轴向以等间距方式排列。

进一步，所述屏蔽体内腔直径大于圆弧面金属凸体阵列的外圆弧直径，屏蔽体内腔高度大于等于圆弧面金属凸体阵列沿轴向的总长度。

进一步，所述柱状基体的柱面圆弧与屏蔽体内腔呈同心圆关系，将柱状基体插入屏蔽体中，此时圆弧面金属凸体阵列的外圆弧面与屏蔽体的内腔表面形成等距的空气间隙，不接触，构成非接触的宽带电磁屏蔽结构。

进一步，所述非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构还设置有机械固定及支撑结构。

本发明的另一目的在于提供一种所述非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的设计方法，所述非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的设计方法包括：柱状基体的柱面圆弧半径为r₁，在最优的结构及排列方式下，圆弧面金属凸体阵列中，沿轴向包括M圈金属凸体，每一圈包括N个金属凸体，每个金属凸体的径向高度为h_p，金属凸体的轴向厚度为w，轴向周期性排列间距为g，金属凸体的外圆弧面弧度为deg₁，相邻金属凸体间的切向弧度为deg₂，金属凸体阵列的外圆弧面与屏蔽体的内腔表面之间的空气间隙为h_a，屏蔽体内腔半径为r₂，r₂＝r₁+h_p+h_a。

进一步，所述非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的设计方法还包括：

(1)根据实际需求选定柱状基体的具体结构形式，确定其柱面圆弧半径r₁具体值；

(2)确定其他尺寸参数初值：金属凸体径向高度h_p初值为电磁禁带中心频率f₀在真空中波长的四分之一，h_p＝c/(4f₀)，c为真空中的电磁波传播速度；金属凸体轴向厚度w和轴向间距g初值等于径向高度h_p。金属凸体外圆弧弧度deg₁和凸体间切向弧度deg₂满足关系deg₁+deg₂＝2π/N。空气间隙h_a初始值为0；

(3)在电磁计算软件中建立该非接触可旋转宽带电磁屏蔽结构模型，周期性结构采用最小单元模型，非周期性结构采用全尺寸仿真，计算获得电磁屏蔽禁带；

(4)根据电磁屏蔽禁带随屏蔽结构尺寸的变化规律对金属凸体径向高度h_p、轴向厚度w、轴向间距g、空气间隙h_a、单圈内金属凸体数量N、金属凸体弧面弧度deg₁及金属凸体间切向弧度deg₂参数进行调整；

(5)重复步骤(3)-(4)，直至电磁屏蔽禁带满足要求；

(6)根据实际的电磁屏蔽性能需求，选择沿轴向的金属凸体圈数M，结合具体应用场景，选定柱状基体的轴向长度L和屏蔽体的内腔高度H，其中，L≥M×w+(M-1)×g；H≥M×w+(M-1)×g。

进一步，所述圆弧面金属凸体阵列中金属凸体还可以采取错位交叉排列的方式。

本发明的另一目的在于提供一种所述非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构用于微波毫米波电路系统中实现结构旋转、可动时的宽带电磁屏蔽应用。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明的电磁屏蔽结构包括柱状基体、圆弧面周期性金属凸体阵列及屏蔽体，多个等半径的圆弧面金属凸体沿柱状基体的外圆柱面构成圆弧面周期性金属凸体阵列，插入屏蔽体中，屏蔽体的圆柱体内腔与圆弧面金属凸体的外圆弧面呈同心圆关系，且不接触，通过特定设计方法获得合适的尺寸参数，构成具有宽带电磁屏蔽特性的非接触可旋转结构。本发明宽带电磁屏蔽结构内部无物理接触，具有可旋转特性，可用于微波毫米波电路系统中实现结构旋转、可动时的宽带电磁屏蔽。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

(1)本发明电磁屏蔽结构是通过圆弧面周期性金属凸体阵列配合屏蔽体的圆柱内腔，构成具有可旋转特性的宽带非接触电磁带隙结构，可以实现超宽带范围内的电磁屏蔽。

(2)本发明电磁屏蔽结构在实现宽带电磁屏蔽的同时，内部为非接触式结构，在旋转或其他动态过成中，不存在磨损问题。

(3)本发明为普适的结构及设计方法，适用于任何频段应用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构示意图。

图2为本发明实施例所提供的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的关键尺寸参数示意图；(a)轴向俯视图；(b)对称截面图。

图3为本发明实施例所提供的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的设计方法流程图。

图4为本发明实施例所提供的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构中周期性结构的最小单元模型示意图。

图5为本发明实施例的电磁屏蔽禁带仿真结果图。

图6为依据本发明非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构所实现的U型波导旋转关节实施例结构图

图7为依据本发明非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构所实现的L型波导旋转关节实施例结构图

图8为依据本发明非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构所实现的I型波导旋转关节实施例结构图

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构、设计方法及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明提供的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构包括柱状基体1、圆弧面金属凸体阵列2及屏蔽体3。圆弧面金属凸体阵列2设置于柱状基体1的外圆柱面。屏蔽体3为具有圆柱体内腔的独立结构。

柱状基体1为圆柱体或部分圆柱体，其中部分圆柱体是指有缺陷或不连续结构的圆柱体。柱状基体1的表面和内部可根据实际需求构造具体结构，柱状基体1的材料为金属或表面电镀金属层的其他材料。

圆弧面金属凸体阵列2由多个等半径的圆弧面金属凸体构成，金属凸体沿柱状基体1外部的连续柱面以周期性规则排列，金属凸体的外圆弧与柱状基体1的柱面圆弧呈同心圆关系，柱状基体1的轴向长度大于等于圆弧面金属凸体阵列2沿轴向的总长度。

如图3所示，本发明提供的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的设计方法包括以下步骤；

S101，根据实际需求选定柱状基体1的具体结构形式，确定其柱面圆弧半径r₁具体值。

S102，确定其他尺寸参数初值：金属凸体径向高度h_p为电磁禁带中心频率f₀在真空中波长的四分之一，h_p＝c/(4f₀)，c为真空中的电磁波传播速度。金属凸体轴向厚度w和轴向间距g初值等于径向高度h_p。金属凸体外圆弧弧度deg₁和凸体间切向弧度deg₂满足关系deg₁+deg₂＝2π/N。空气间隙h_a初始值为0。

S103，在电磁计算软件中建立该非接触可旋转宽带电磁屏蔽结构模型，周期性结构采用最小单元模型，非周期性结构采用全尺寸仿真，计算获得电磁屏蔽禁带。

S104，根据电磁屏蔽禁带随屏蔽结构尺寸的变化规律对金属凸体径向高度h_p、轴向厚度w、轴向间距g、空气间隙h_a、单圈内金属凸体数量N、金属凸体弧面弧度deg₁及金属凸体间切向弧度deg₂等参数进行调整。

S105，重复步骤S103-S104，直至电磁屏蔽禁带满足要求。

S106，根据实际的电磁屏蔽性能需求，选择沿轴向的金属凸体圈数M。结合具体应用场景，选定柱状基体1的轴向长度L和屏蔽体3的内腔高度H。其中，L≥M×w+(M-1)×g；H≥M×w+(M-1)×g。

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。

本发明提出一种非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构及设计方法。该电磁屏蔽结构包括柱状基体、圆弧面周期性金属凸体阵列及屏蔽体，多个等半径的圆弧面金属凸体沿柱状基体的外圆柱面构成圆弧面周期性金属凸体阵列，插入屏蔽体中，屏蔽体的圆柱体内腔与圆弧面金属凸体的外圆弧面呈同心圆关系，且不接触，通过特定设计方法获得合适的尺寸参数，构成具有宽带电磁屏蔽特性的非接触可旋转结构。本发明宽带电磁屏蔽结构内部无物理接触，具有可旋转特性，可广泛用于微波毫米波电路系统中实现结构旋转、可动时的宽带电磁屏蔽。

本发明最优选的结构及排列方式为：柱状基体1为完整的圆柱体结构，圆弧面金属凸体阵列2中，各金属凸体的结构及尺寸完全相同，每一圈金属凸体位于柱状基体1的同一轴向截面内，沿柱状基体1的外圆柱面以等弧度间距方式排列，同时沿轴向以等间距方式排列。

屏蔽体3的材料为金属或表面电镀金属层的其他材料。屏蔽体3内腔直径大于圆弧面金属凸体阵列2的外圆弧直径。屏蔽体3内腔高度大于等于圆弧面金属凸体阵列2沿轴向的总长度。

保证柱状基体1的柱面圆弧与屏蔽体3内腔呈同心圆关系前提下，将柱状基体1插入屏蔽体3中，此时圆弧面金属凸体阵列2的外圆弧面与屏蔽体3的内腔表面形成等距的空气间隙，不接触，构成非接触的宽带电磁屏蔽结构。

除过各必要部分外，实际中可根据需求增加机械固定及支撑结构。

如图2和图3所示，本发明的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的设计方法，包括：柱状基体1的柱面圆弧半径为r₁，在最优的结构及排列方式下，圆弧面金属凸体阵列2中，沿轴向包括M圈金属凸体，每一圈包括N个金属凸体，每个金属凸体的径向高度为h_p，金属凸体的轴向厚度为w，轴向周期性排列间距为g，金属凸体的外圆弧面弧度为deg₁，相邻金属凸体间的切向弧度为deg₂，金属凸体阵列的外圆弧面与屏蔽体3的内腔表面之间的空气间隙为h_a，屏蔽体内腔半径为r₂，r₂＝r₁+h_p+h_a。

除过最优的结构及排列方式，圆弧面金属凸体阵列2中金属凸体也可以采取错位交叉排列的方式，只要其排列方式符合一定的周期性规则即可。

下面结合仿真对本发明的技术效果作详细的描述。

本发明以实现某类型电磁旋转机构(工作频段：15～30GHz)中旋转部位的电磁屏蔽结构为例，说明本发明的具体实施过程。

1、根据实际情况，旋转部位为空心的圆柱体结构，其外壁半径为2.5mm，则柱状基体的柱面圆弧半径r₁＝2.5mm。

2、选择最优的排列方式，在电磁计算软件中建立该非接触可旋转宽带电磁屏蔽结构仿真模型，由于该结构为沿轴向的周期性结构，因此建立起最小单元模型如图4所示。

3、根据实际结构及机械加工要求，选定每一圈金属凸体数量N＝6。所需的电磁屏蔽禁带为15～30GHz，其中心频率为22.5GHz，依据此，设定各初始值为：h_p＝3.3mm，w＝g＝3.3mm，设定h_a初值为0。

4、仿真计算电磁屏蔽禁带，由于该旋转机构要求沿轴向尽量短，因此缩小w和g，同时增加h_p，同时为保证非接触结构，h_a不能为0，增加h_a。调整各参数后获得合适的电磁屏蔽禁带，如图5所示，获得的电磁屏蔽禁带完全覆盖15～30GHz，此时各尺寸参数为：h_p＝3.5mm，h_a＝0.1mm，w＝3mm，g＝3mm。

5、根据该电磁旋转机构的承载功率，选择沿轴向3圈金属凸体即可满足电磁屏蔽性能需求，即M＝3。由此，则柱状基体的轴向长度L和屏蔽体的内腔高度H均≥3w+2g＝15mm，根据实际情况选择具体尺寸即可。

实施例2：采用本发明非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的波导旋转关节

基于本发明非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的波导旋转关节。在本发明可旋转宽带电磁屏蔽结构的柱状基体内部构造同轴传输线用于传输电磁信号，构成可以旋转的同轴传输线结构。依据本发明的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的设计方法，获得电磁屏蔽结构的关键尺寸参数，实现对旋转部位的电磁屏蔽，然后通过合适的同轴-波导变换结构，实现固定波导和旋转波导之间在相对旋转过程中的电磁信号传输，根据不同的同轴-波导转换结构类型，结合相应的转换结构和机械辅助机构，可以构成U型、L型和I型结构的波导旋转关节。

如图6、图7、图8所示，采用本发明非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构，分别实现U型、L型、I型结构的波导旋转关节。该旋转关节包括柱状基体1、圆弧面金属凸体阵列2、屏蔽体3、同轴-固定波导转换4、同轴-旋转波导转换5、固定波导6、旋转波导7、变换结构8。

柱状基体1为空心金属圆柱体，在其空心内部通过同轴支撑介质和金属内导体构成同轴传输线结构，用于进行电磁信号传输。同轴传输线的截止频率需高于旋转关节的工作频率。柱状基体1的材料为金属或表面电镀金属层的其他材料，柱状基体1中的同轴支撑介质材料根据实际需求选择。

多个等半径的圆弧面金属凸体沿柱状基体1的外圆柱面以周期性规则排列，构成圆弧面金属凸体阵列2，金属凸体的外圆弧与柱状基体1的柱面圆弧呈同心圆关系，柱状基体1的轴向长度大于等于圆弧面金属凸体阵列2沿轴向的总长度。

圆弧面金属凸体阵列2的最优选结构及排列方式为：圆弧面金属凸体阵列2中，各金属凸体的结构及尺寸完全相同，每一圈金属凸体位于柱状基体1的同一轴向截面内，沿柱状基体1的外圆柱面以等弧度间距方式排列，同时沿轴向以等间距方式排列。

屏蔽体3的内腔直径大于圆弧面金属凸体阵列2的外圆弧直径，屏蔽体3内腔高度大于等于圆弧面金属凸体阵列2沿轴向的总长度。柱状基体1的柱面圆弧与屏蔽体3内腔呈同心圆关系，将柱状基体1插入屏蔽体3中，此时圆弧面金属凸体阵列2的外圆弧面与屏蔽体3的内腔表面形成等距的空气间隙，不接触。

同轴-固定波导转换4和同轴-旋转波导转换5分别设置于柱状基体1中所构成的同轴传输线的两端，同轴-固定波导转换4和同轴-旋转波导转换5为任意可实现的同轴-波导转换结构。

固定波导6和旋转波导7为任意类型的波导结构，根据实际需求选择。固定波导6和旋转波导7内部包括必要的阻抗变换、匹配及调谐结构。

对于U型和L型结构，屏蔽体3与旋转波导7直接连接并固定，屏蔽体3的圆柱体内腔与旋转波导7的波导腔内部相连通。

对于I型结构，屏蔽体3通过变换结构8与旋转波导7相连接，屏蔽体3的圆柱体内腔与变换结构8和旋转波导7的内腔以合适的方式相连通。其中变换结构8为任意可实现的电磁变换结构，用于完成同轴-旋转波导转换5和旋转波导7之间的电磁场场型及阻抗变换。

同轴-固定波导转换4与固定波导6相连接并固定，用于实现到固定波导6中的电磁信号传输。同轴-旋转波导转换5用于实现到旋转波导7中的电磁信号传输，同轴-旋转波导转换5与旋转波导7不固定。

基于本发明的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的设计方法，获得电磁屏蔽结构的关键尺寸参数，要求电磁屏蔽结构的电磁屏蔽禁带覆盖所需实现的波导旋转关节的工作频率范围。此时柱状基体1、圆弧面金属凸体阵列2和屏蔽体3的内腔构成可旋转的宽带电磁屏蔽结构。

通过柱状基体1中所构建的同轴传输线结合同轴-固定波导转换4和同轴-旋转波导转换5实现固定波导6和旋转波导7之间的电磁信号传输。利用本发明的电磁屏蔽结构可以实现同轴传输线和同轴-旋转波导转换5在旋转过程中旋转部位的电磁屏蔽，从而保证了固定波导6和旋转波导7在实现相对旋转的同时，可以正常地传输电磁信号。

本实施例附图中只给出了必要的结构部分，除过上述部分外，在实际用于实现波导旋转关节时，还包括额外的轴承转动、机械固定及支撑结构，根据实际需求选择。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构，其特征在于，所述非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构包括柱状基体、圆弧面金属凸体阵列及屏蔽体；圆弧面金属凸体阵列设置于柱状基体的外圆柱面；屏蔽体为具有圆柱体内腔的独立结构；

所述柱状基体为圆柱体或部分圆柱体，柱状基体的材料为金属或表面电镀金属层的材料。

2.如权利要求1所述的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构，其特征在于，所述圆弧面金属凸体阵列由多个等半径的圆弧面金属凸体构成，金属凸体沿柱状基体外部的连续柱面以周期性规则排列，金属凸体的外圆弧与柱状基体的柱面圆弧呈同心圆关系，柱状基体的轴向长度大于等于圆弧面金属凸体阵列沿轴向的总长度。

3.如权利要求1所述的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构，其特征在于，所述非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的结构及排列方式为：所述柱状基体为完整的圆柱体结构，所述圆弧面金属凸体阵列中，各金属凸体的结构及尺寸完全相同，每一圈金属凸体位于柱状基体的同一轴向截面内，沿柱状基体的外圆柱面以等弧度间距方式排列，同时沿轴向以等间距方式排列。

4.如权利要求1所述的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构，其特征在于，所述屏蔽体内腔直径大于圆弧面金属凸体阵列的外圆弧直径，屏蔽体内腔高度大于等于圆弧面金属凸体阵列沿轴向的总长度。

5.如权利要求1所述的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构，其特征在于，所述柱状基体的柱面圆弧与屏蔽体内腔呈同心圆关系，将柱状基体插入屏蔽体中，此时圆弧面金属凸体阵列的外圆弧面与屏蔽体的内腔表面形成等距的空气间隙，不接触，构成非接触的宽带电磁屏蔽结构。

6.如权利要求1所述的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构，其特征在于，所述非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构还设置有机械固定及支撑结构。

7.一种如权利要求1～6任意一项所述非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的设计方法，其特征在于，所述非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的设计方法包括：柱状基体的柱面圆弧半径为r₁，在最优的结构及排列方式下，圆弧面金属凸体阵列中，沿轴向包括M圈金属凸体，每一圈包括N个金属凸体，每个金属凸体的径向高度为h_p，金属凸体的轴向厚度为w，轴向周期性排列间距为g，金属凸体的外圆弧面弧度为deg₁，相邻金属凸体间的切向弧度为deg₂，金属凸体阵列的外圆弧面与屏蔽体的内腔表面之间的空气间隙为h_a，屏蔽体内腔半径为r₂，r₂＝r₁+h_p+h_a。

8.如权利要求7所述的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的设计方法，其特征在于，所述非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的设计方法还包括：

(1)根据实际需求选定柱状基体的具体结构形式，确定其柱面圆弧半径r₁具体值；

(2)确定其他尺寸参数初值：金属凸体径向高度h_p初值为电磁禁带中心频率f₀在真空中波长的四分之一，h_p＝c/(4f₀)，c为真空中的电磁波传播速度；金属凸体轴向厚度w和轴向间距g初值等于径向高度h_p，金属凸体外圆弧弧度deg₁和凸体间切向弧度deg₂满足关系deg₁+deg₂＝2π/N，空气间隙h_a初始值为0；

(3)在电磁计算软件中建立该非接触可旋转宽带电磁屏蔽结构模型，周期性结构采用最小单元模型，非周期性结构采用全尺寸仿真，计算获得电磁屏蔽禁带；

(4)根据电磁屏蔽禁带随屏蔽结构尺寸的变化规律对金属凸体径向高度h_p、轴向厚度w、轴向间距g、空气间隙h_a、单圈内金属凸体数量N、金属凸体弧面弧度deg₁及金属凸体间切向弧度deg₂参数进行调整；

(5)重复步骤(3)-(4)，直至电磁屏蔽禁带满足要求；

(6)根据实际的电磁屏蔽性能需求，选择沿轴向的金属凸体圈数M，结合具体应用场景，选定柱状基体的轴向长度L和屏蔽体的内腔高度H，其中，L≥M×w+(M-1)×g；H≥M×w+(M-1)×g。

9.如权利要求7所述的非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构的设计方法，其特征在于，所述圆弧面金属凸体阵列中金属凸体还可以采取错位交叉排列的方式。

10.一种如权利要求1～6任意一项所述非接触式可旋转宽带电磁屏蔽结构用于微波毫米波电路系统中实现结构旋转、可动时的宽带电磁屏蔽应用。

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