1 引言

　　計算機作為信息處理設備，在社會生產生活中起著重要作用。研發人員更多考慮的是計算機的主板、電源、CPU、顯卡、聲卡、網卡等的性能，而對機箱的考慮相對較少。但機箱對計算機的電磁兼容性的影響是不可忽視的。它不僅提供機械保護，還起到電磁屏蔽作用，使計算機免受外界電磁波的干擾，工作更加地穩定、可靠；同時，它又防止計算機自身產生的電磁波向外輻射，不影響其它設備工作，防止信息泄露及對人體造成傷害。因此機箱設計應引起研發人員的重視。計算機主機電磁泄漏方式包括：一種是以電磁波的形式輻射，稱為輻射泄漏，主要通過計算機各種接口及其它孔縫等；另一種是通過各種線路傳導出去的，稱為傳導泄漏，計算機系統電源信號線及地線等都可以作為傳導媒介。這里主要考慮輻射泄漏。

　　為分析計算機機箱的輻射泄漏，我們在HFSS中建立一個簡單的箱體仿真模型，如圖1所示，機箱壁由六片理想金屬導體板構成，厚度均為0.05cm，機箱內部尺寸為22cm x 14cm x 30 cm，介質為真空（vacuum）。由50ohm同軸電纜探頭對導

　　圖1 本文中的仿真模型及激勵源形式

　　體腔饋電，經半徑為0.16cm的導線延長探頭的中心導體部分，連接到機箱側面板上焊接的47ohm的貼片電阻上。仿真頻率1GHz~3GHz。為保證結果盡可能準確，數據均是選擇在終端S參數（S11）曲線中-10db以下的頻率點所測，此時負載較匹配。

　　2 孔縫的方向因素分析

　　這里分別分析幾種面積相同且形狀相同的孔縫垂直和平行于源電流方向開置的情況，為便于分析，所有孔縫都分別開置于機箱后面板中心位置處，分別測量兩種開置方式在1.09GHz固定的頻率點固定線上的電場場強，為便于計算，對線進行量化。量化點數為1000。測量線為平行于開口中心軸線且距離開口3cm處與開口同長度的一條線。得到兩組數據E1及E2。

　　2-1. 12 x 2cm2和2 x 12cm2 孔，仿真模型如圖2所示。

　　圖2 12 x 2cm2和2 x 12cm2 開孔形式模型

　　得到的E1及E2折線圖如圖3所示，由圖可以看出，2 x 12cm2 孔的測量線上的場強大部分小于12 x 2cm2 孔的場強。

　　圖3 12 x 2cm2和2 x 12cm2 孔測量線場強折線圖

　　2-2. 12 x 0.1cm2和0.1 x 12cm2 縫，仿真模型如圖4所示。

　　圖4 12 x 0.1cm2和0.1 x 12cm2 開縫形式模型

　　得到的E1及E2折線圖如圖5所示，由圖可以看出，除特殊點外，0.1 x 12cm2 縫的測量線上的場強小于12 x 0.1cm2 縫的場強。

　　圖5 12 x 0.1cm2和0.1 x 12cm2 縫測量線場強圖

　　2-3. 4.5 x 2cm2和2 x 4.5cm2 孔，仿真模型如圖6所示。

　　圖6 4.5 x 2cm2和2 x 4.5cm2 開孔形式模型

　　得到的E1及E2折線圖如圖7所示，由圖可以看出，2 x 4.5cm2 孔的測量線上的場強均小于4.5 x 2cm2 孔的場強。

　　圖7 4.5 x 2cm2和2 x 4.5cm2 孔測量線場強圖

　　2-4. 4.5 x 0.1cm2和0.1 x 4.5cm2 縫，仿真模型如圖8所示。

　　圖8 4.5 x 0.1cm2和0.1 x 4.5cm2開縫形式模型

　　得到的E1及E2折線圖如圖9所示，由圖可以看出，0.1 x 4.5cm2 縫的測量線上的場強均小于4.5 x 0.1cm2 縫的場強。

　　圖9 4.5x 0.1cm2和0.1x 4.5cm2 縫測量線場強圖

　　由以上幾組不同模型的仿真結果得到如下結論：在激勵源方向固定、孔縫面積和形狀相同的情況下，孔縫的開置方向對輻射強度有較大的影響，孔縫沿源電流平行開置對外的輻射強度要遠低于比垂直于源電流方向開置的孔縫。

　　3 孔縫的形狀因素分析

　　這里分析兩組相同面積的圓孔、方孔及平行于源電流方向的矩形孔的情況，為便于分析，所有孔縫都分別開置于機箱后面板中心位置處，分別測量三種開置方式在固定頻率點固定線上的電場場強，為便于計算，對線進行量化。量化點數為1000。圓孔和方孔的測量線為距離開口3cm處平行和垂直于源電流的兩條線，矩形孔測量線為平行于開口中心軸線且距離開口3cm處與開口同長度的一條線。然后測量距后面板4cm處面上的電場場強。最后由導出數據計算面的平均場強。

　　第一組開孔面積均為9 cm2 ，仿真模型如圖10所示。圓孔r= 1.69256875 cm ，方孔 3 X 3 cm2 ，矩形孔 2 X 4.5 cm2 。測量頻率點為1.09 GHz。

　　圖10 開孔面積均為9cm2圓孔、方孔、矩形孔模型

　　得到的測量線折線圖如圖11所示。

　　圖11 測量線場強折線圖

　　（圖例中2x4.5表示矩形孔的測量線， 3x3 V和3x3 H分別表示方孔垂直和平行于源電流的測量線，CircleV和CircleH分別表示方孔垂直和平行于源電流的測量線）

　　距后側面板4cm處面上的電場場強圖如圖12所示，計算后的面場強的平均值為

　　圓孔：0.520086842 V/m ，方孔：0.480214061 V/m ，矩形孔：0.085773967 V/m。

　　圖12 開孔面積均為9cm2的圓孔、方孔、矩形孔距后側面板4cm處面電場場強圖

　　可以看到，在此組比較中，矩形孔的屏蔽效果是最好的，方孔和圓孔較前者要差的多，并且圓孔是最差的。

　　第二組開孔面積均為16 cm2 ，仿真模型如圖13所示。圓孔r= 2.256758334191 cm ，方孔 4 X 4 cm2 ，矩形孔 2 X 8 cm2 。測量頻率點為2.15 GHz。

　　圖13 開孔面積均為9cm2圓孔、方孔、矩形孔模型

　　得到的測量線折線圖如圖14所示。

　　圖14 測量線場強折線圖

　　（圖例中2x8表示矩形孔的測量線， 4x4 V和4x4 H分別表示方孔垂直和平行于源電流的測量線，CircleV和CircleH分別表示方孔垂直和平行于源電流的測量線）

　　距后側面板4cm處面上的電場場強圖如圖15所示，計算后的面場強的平均值為

　　圓孔：0.096899033 V/m ，方孔：0.034421045 V/m ，矩形孔：0.034946021 V/m

　　圖15 開孔面積均為16cm2的圓孔、方孔、矩形孔距后側面板4cm處面電場場強圖

　　可以看到，在此組比較中，圓孔的屏蔽效果最差，矩形孔和方孔較前者要好。

　　通過以上兩組比較可以看出：在激勵源方向固定、孔縫面積相同時，孔縫的形狀對輻射強度有較大的影響，當孔縫沿源電流平行開置時，平行于源電流方向的矩形孔對外輻射強度要比同等面積的圓孔低得多。

　　4 結論

　　本文利用HFSS軟件仿真分析計算機機箱上開口的輻射特性及其屏蔽性能，在激勵源方向固定的前提下得出了以下結論：

　　①孔縫面積和形狀相同時，孔縫的開置方向對輻射強度有較大的影響，孔縫沿源電流平行開置對外的輻射強度要遠低于比垂直于源電流方向開置的孔縫；

　　②孔縫面積相同時，當孔縫沿源電流平行開置時，對外輻射強度要比同等面積的圓孔低得多，此點結論只在激勵源固定的條件下成立，如果激勵源不確定，源電流方向不唯一，孔縫不能沿源電流方向開置，此時要權衡各個方向，此時圓孔屏蔽效果是最好。