مدلسازی و تحلیل کارایی شیلد محفظه های فلزی ضخیم چند روزنه ای با استفاده از روش ممان مدی

با توجه به اهمیت مبحث سازگاری الکترومغناطیسی که در آن عملکرد متقابل ادوات الکترونیکی شامل دو بخش اساسی تداخل و تأثیر پذیری مورد بررسی و مطالعه قرار می گیرد، محفظه های شیلد دارای جایگاه ارزشمندی می باشند. محفظه های شیلد، محفظه هایی فلزی هستند که سیستم های الکترونیکی داخل آن ها قرار داده می شوند و به این ترتیب قسمت اعظم امواج تداخلگرِ خارج از محفظه، از روی بدنه شیلد منعکس شده و قسمت بسیار اندکی از درزها و روزنه ها وارد محفظه می شود. روزنه های روی بدنه شیلد معمولا برای تهویه و ایجاد قابلیت دید و دسترسی به درون محفظه ایجاد می شوند که نقش عمده ای در ورود و خروج امواج تداخلی در فرکانس های تشدید محفظه دارند. مساله ای که تاثیر آن در کارایی شیلد محفظه های فلزی کمتر مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته، اندازه ی ضخامت بدنه شیلد می باشد که به دلایل الکتریکی و مکانیکی غیر صفر است. در فرکانس های بالا که عمق نفوذ بسیار کوچک می باشد ضخامت دیواره های یکپارچه و بدون روزنه تأثیری در میزان کارایی شیلد ندارد در حالی که در محفظه های روزنه دار همانطور که در این رساله نشان داده می شود، مقدار ضخامت دیواره در محل روزنه در میزان عبور انرژی تداخلگر از روزنه بسیار موثر می باشد و این تاثیرگذاری با افزایش فرکانس به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. از طرف دیگر، اهمیت مطالعات آماریِ کارایی شیلد محفظه های فلزی و توزیع میدان درون آن ها در فرکانس های بالاتر از نخستین فرکانس تشدید با استفاده از تکنیک اتاق طنین، نیاز به یک روش جامع که علاوه بر کارایی و سرعت بالا قابلیت مدلسازی ضخامت بدنه ی محفظه را نیز داشته باشد به خوبی آشکار می سازد. با افزایش فرکانس، در نظر گرفتن مقدار ضخامت دیواره در محل روزنه منجر به دستیابی به نتایج دقیقتر و قابل اعتمادتری برای پیشبینی پارامتر کارایی شیلد می شود. در این رساله برای مدلسازی اثر ضخامت دیواره در محل روزنه ها در محفظه های مستطیلی، از روش ممان مُدی -که روشی برای تحلیل محفظه های با ضخامت صفر می باشد- استفاده شده است. در مطالعات آماریِ رفتار محفظه در فرکانس های بالا، این روش به علت کارایی زیاد آن برای محفظه های روزنه دار با ضخامت صفر مورد استفاده قرار می گیرد. در اینجا، برای مدلسازی اثر ضخامت دیواره روزنه دار در کارایی شیلد محفظه، روش مذکور تعمیم داده شده و معادلات انتگرالی به دست آمده از برقراری شرایط مرزی میدان های مغناطیسی در دو طرف روزنه ها توسط روش مُمان و با استفاده از توابع پایه تمام بازه حل می شوند. به این ترتیب روش ممان مُدی تعمیم یافته (gmmom) از حجم محاسباتی به مراتب کمتری نسبت به روش های عددی که کل محیط و یا سطح ساختار هادی را مشبندی می کنند برخوردار است. روش های عددیی که ضخامت دیواره محفظه را در محاسبه کارایی شیلد در نظر می گیرند به دلیل کوچک بودن ضخامت دیواره نسبت به ابعاد کلی محفظه، در حجم انجام محاسبات و حافظه ی لازم دچار مشکل شده و در مواردی که ابعاد دریچه ها و ضخامت آنها بسیار کوچک است زمان و حافظه بالایی را برای تحلیل مساله لازم دارند. با استفاده از روش ممان مُدی تعمیم یافته، محفظه روزنه دارِ ضخیم که در برابر تابش عمودیِ موج تداخلگر قرار می گیرد، مدلسازی و کارایی شیلد آن محاسبه می گردد. در این روش روزنه ها می توانند هم در دیواره ی در معرض تابش امواج بیرونی قرار داشته باشند و هم در دیواره مقابل آن. با توجه به نتایج به دست آمده از مدلسازی و تحلیل محفظه های شیلد، مشاهده می شود که با افزایش فرکانس اثر ضخامت دیواره غیر قابل صرفنظر شده و ضخامت دیواره به صورت کلی سبب بهبود کارایی شیلد محفظه می شود. در بخش پایانی رساله نتایج به دست آمده از روش ممان مُدی تعمیم یافته با نتایج اندازه گیری مقایسه می شود و در انتها برای محفظه هایی که در دیواره پشتی دارای روزنه ای بزرگ نسبت به ابعاد محفظه می باشند، روشی ارایه می شود که عدم دقت روش ممان مُدی تعمیم یافته را که ناشی از فرض بینهایت بودن دیواره جلویی است از بین می برد. در قسمت دیگری از این رساله -در کنار روش جامع ممان مُدی تعمیم یافته- حالت های خاصی از محفظه هایی با ضخامت صفر و غیر صفر و دارای تعداد زیادی روزنه دایروی یا مربعی با الگوی خاص توزیع مورد مطالعه قرار گرفته و کارایی شیلد این محفظه ها با استفاده از روش مدل خط انتقالی و تعمیم این روش برای تحلیل تعداد زیاد روزنه با احتساب تزویج متقابل روزنه ها محاسبه می شود. به این ترتیب کارایی شیلد یک ساختار پیچیده با استفاده از روش های پیشنهادی برای فرکانس های تا نخستین فرکانس تشدید محفظه با سرعت بسیار بالایی محاسبه می گردد.