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孔缝尺寸参数对腔体的5G屏蔽效能影响规律研究
2023年电子技术应用第4期
赵欣洋,尹琦云,杨晨,陆洪建
(国网宁夏电力有限公司 超高压公司,宁夏 银川 750000)
摘要:为保证换流站5G设备屏蔽腔体的屏蔽性能,明确腔体孔缝数量及尺寸对其屏蔽效能的影响规律,在HFSS仿真环境下,构建了屏蔽腔体的电磁屏蔽效能分析模型,分析了5G微带贴片天线电磁辐射的空间分布特征;然后,分析了腔体孔缝高度对屏蔽效能的影响,发现不同孔缝直径下屏蔽效能均随孔缝高度的增加而呈增强趋势,电磁辐射强度由0.5 mm高度下的24.81 dB降低为2.0 mm高度下的16.29 dB,同时分析发现屏蔽效能随孔缝直径的增加呈现下降趋势,最大辐射强度由1.0 mm直径的-15.13 dB增长至7.0 mm直径的49.87 dB;最后,在孔缝面积占比一定的情况下,发现随着孔缝数量的增多和孔缝直径的减小,屏蔽腔体的屏蔽效能是不断提高的。
中图分类号:TN929.5
文献标志码:A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223380
中文引用格式:赵欣洋,尹琦云,杨晨,等. 孔缝尺寸参数对腔体的5G屏蔽效能影响规律研究[J]. 电子技术应用,2023,49(4):16-20.
英文引用格式:Zhao Xinyang,Yin Qiyun,Yang Chen,et al. Influence of aperture size parameters on 5G shielding effectiveness of shielding cavity[J]. Application of Electronic Technique,2023,49(4):16-20.
Influence of aperture size parameters on 5G shielding effectiveness of shielding cavity
Zhao Xinyang,Yin Qiyun,Yang Chen,Lu Hongjian
(State Grid Ningxia Electric Power Co., Ltd., Ultra-High Voltage Company,Yinchuan 750000,China)
Abstract:In order to ensure the shielding performance of the shielding cavity of the 5G equipment in the converter station, and to clarify the rule of the influence of the number and size of the cavity aperture on its shielding effectiveness, this study constructs the electromagnetic shielding effectiveness analysis model of the shielding cavity under the HFSS simulation environment, and analyzes the spatial distribution characteristics of the electromagnetic radiation of the 5G microstrip patch antenna. Then, the influence of the slot height of the cavity on the shielding effectiveness is analyzed. It is found that the shielding effectiveness under different slot diameters increases with the increase of the slot height, and the electromagnetic radiation intensity decreases from 24.81 dB at 0.5 mm height to 16.29 dB at 2.0 mm height. At the same time, the analysis shows that the shielding effectiveness decreases with the increase of the slot diameter, and the maximum radiation intensity increases from -15.13 dB at 1.0 mm diameter to 49.87 dB at 7.0 mm diameter. Finally, with a certain proportion of the aperture area, it is found that the shielding effectiveness of the shielding cavity is continuously improved with the increase of the aperture number and the decrease of the aperture diameter.
Key words :5G communication technology;electromagnetic radiation;shielding cavity;aperture dimension parameters

0 引言

随着通信技术的发展,电力系统通信技术亦发展迅速。作为新一代通信技术,5G通信技术具有高速率、广连接、低时延等优点,推动了变电站站内监控、无人巡视、远程操作等日常运维业务向低延时、智能化、可视化方向发展,提高了系统运维的安全性、便捷性、交互性。但是,受场地限制,实际应用中5G基站天线与电气一次及二次设备相距较近,5G基站发出的电磁辐射场及其激励下大尺寸电气设备产生的电磁散射场施加在电气二次设备上,对电气二次设备(如继电保护、远程监控等)产生电磁干扰,可能影响设备的正常运行。

随着直流输电的快速发展,换流站及站内设备在系统中出现的频率越来越高。换流站内电气二次设备与5G通信设备的电磁兼容问题逐步引起业内专家的重视。对换流站内继电保护等电气二次设备加装金属屏蔽腔体,是减轻通信设备间电磁干扰的有效手段。屏蔽腔体电磁屏蔽效能的分析和计算是电磁防护领域的重要研究方向。由电磁兼容理论可知,加装全封闭金属腔可以完全屏蔽外界的电磁干扰,但其不能满足被保护设备自身的信息交换和设备散热需求。因此,实际应用中,为被保护的电气二次设备加装带有一定数量孔缝的金属腔体是降低电磁干扰的有效方式。现有研究表明,腔体的孔缝数量及尺寸、电磁干扰信号的频率等参数对屏蔽腔的屏蔽效能影响显著。不恰当的参数组合可能削弱腔体的屏蔽效能,轻则导致被保护电气设备的通信受到超阈值干扰,重则导致被保护电气设备的整体失灵。

因此,为合理确定屏蔽腔体的孔缝尺寸参数,保证良好的屏蔽性能,亟需分析腔体孔缝数量及尺寸对其屏蔽效能的影响规律。本研究拟在HFSS仿真环境下,构建电磁屏蔽效能分析模型,包含5G微带贴片天线、屏蔽金属腔体以及单极子天线等模块,分析不同孔缝尺寸参数下屏蔽腔体对单极子天线的5G电磁干扰水平,明确孔缝尺寸参数对屏蔽腔体的屏蔽效能的影响规律,为屏蔽腔体的优化设计提供理论支持。




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作者信息:

赵欣洋,尹琦云,杨晨,陆洪建

(国网宁夏电力有限公司 超高压公司,宁夏 银川 750000)


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