基于进化卷积神经网络的电气外壳屏蔽效能预测方法与流程

本发明涉及电磁屏蔽，具体涉及一种基于进化卷积神经网络的电气外壳屏蔽效能预测方法。

背景技术：

1、散热和电磁屏蔽是电气外壳的一对设计矛盾，根据电磁场理论，全封闭电气外壳结构的电磁屏蔽效能最好，但功率器件等产生热量会导致设备内部过热，因此，需要在电气外壳上开孔或开缝，以满足散热和电磁屏蔽要求。此外，部分设备需要实现人机交互功能，也需要在电气外壳上设计一定面积的光学窗孔。然而，电气外壳上的孔缝虽然能够解决散热问题和显示问题，但设备内部的电磁场会通过孔缝泄漏到外部空间，会干扰周围其他设备的正常工作。

2、由于电气外壳孔缝破坏了外壳的电连续性，因此孔缝泄漏是是设备内部电磁场泄漏的主要路径。同时，设备外部的空间电磁场也会通过电气外壳孔缝进入设备内部，根据传输线方程和场线耦合理论，上述电磁场会在设备内部线缆和pcb引线上产生高频电压和电流，进而干扰设备内部芯片和电子元件。为了进一步提高带有孔缝的电气外壳电磁屏蔽效能，需要优化外壳结构和孔缝设计，并在内部加装屏蔽材料。受到外壳结构和屏蔽材料参数影响，基于电磁场解析或数值算法的电磁屏蔽效能预测方法难以准确获得带有孔缝和屏蔽材料的电气外壳电磁屏蔽效能，预测结果与实际结果相差较大。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题，提供了一种基于进化卷积神经网络的电气外壳屏蔽效能预测方法，能够快速精确地预测电气外壳屏蔽效能。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于进化卷积神经网络的电气外壳屏蔽效能预测方法，包括以下步骤：建立电气外壳屏蔽效能等效模型；通过cts仿真得到不同孔缝电气外壳在相应频点下的屏蔽效能，并利用不同孔缝电气外壳在相应频点下的屏蔽效能对进化卷积神经网络进行训练，得到所述电气外壳屏蔽效能等效模型的参数；将所述电气外壳屏蔽效能等效模型的参数代入所述电气外壳屏蔽效能等效模型，以得到电气外壳在目标频点下的屏蔽效能。

4、建立电气外壳屏蔽效能等效模型，具体包括：建立基于blt方程的不规则开孔外壳的等效电磁信号流图模型；通过各节点处入射电压和反射电压的散射关系得到散射方程；根据电气外壳等效电磁信号流图模型和各节点的散射矩阵计算特性阻抗；根据电磁波传播特性得到传播方程；根据传播方程得到节点总电压，并根据节点总电压计算对应观测点位置的屏蔽效能。

5、所述电气外壳屏蔽效能等效模型的参数包括各个节点的散射矩阵系数。

6、不同孔缝电气外壳包括中央圆形开孔电气外壳、中央圆角矩形开孔电气外壳、圆形开孔阵列电气外壳、加装复合材料电气外壳中的多个。

7、所述散射方程为：

8、

9、其中，viij和vrij为各节点处入射和反射电压值，i和j为线缆和节点序号，ρ0＝0，ρn＝-1，令第i个节点的散射矩阵为：

10、

11、其中，aiij，biij，ciij和diij分别为第i个节点散射矩阵系数，y0＝1/z0，yg0＝1/zg0和yiap＝1/ziap分别为自由空间、腔体波导和第i个节点开孔等效导纳。

12、对于非矩形开孔外壳屏蔽效能等效模型，te模式和tm模式腔体特性阻抗的表达式分别为：

13、

14、其中，m和n为电气外壳中的场分布模式指数，

15、阻抗ziap为：

16、

17、其中，yii、yic、yi1和yi2分别为：

18、

19、

20、

21、其中，μ0为真空磁导率，γi为：

22、

23、其中，ε0为真空介电常数，xia和yia为第i个节点的等效开孔位置参数，li和wi为第i个节点的等效开孔形状参数，

24、所述传播方程为：

25、

26、其中，k0为自由空间传播常数，其中，

27、

28、

29、其中，d01和d02为平面波等效集总电压源到开孔和外部观测点的距离，zi为第i个节点到开孔面距离。

30、对于含透光材料开孔外壳屏蔽效能等效模型，所述传播方程为：

31、

32、其中，

33、

34、

35、其中，εi为第i个节点的等效介电常数，

36、te模式和tm模式腔体特性阻抗的表达式分别为：

37、

38、所述节点总电压为：

39、

40、本发明的有益效果：

41、本发明通过建立电气外壳屏蔽效能等效模型，并利用不同孔缝电气外壳在相应频点下的屏蔽效能对进化卷积神经网络进行训练，得到电气外壳屏蔽效能等效模型的参数，以及将电气外壳屏蔽效能等效模型的参数代入电气外壳屏蔽效能等效模型，以得到电气外壳在目标频点下的屏蔽效能，由此，能够快速精确地预测电气外壳屏蔽效能。

技术特征：

1.一种基于进化卷积神经网络的电气外壳屏蔽效能预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于进化卷积神经网络的电气外壳屏蔽效能预测方法，其特征在于，建立电气外壳屏蔽效能等效模型，具体包括：

3.根据权利要求2所述的基于进化卷积神经网络的电气外壳屏蔽效能预测方法，其特征在于，所述电气外壳屏蔽效能等效模型的参数包括各个节点的散射矩阵系数。

4.根据权利要求3所述的基于进化卷积神经网络的电气外壳屏蔽效能预测方法，其特征在于，不同孔缝电气外壳包括中央圆形开孔电气外壳、中央圆角矩形开孔电气外壳、圆形开孔阵列电气外壳、加装复合材料电气外壳中的多个。

5.根据权利要求4所述的基于进化卷积神经网络的电气外壳屏蔽效能预测方法，其特征在于，所述散射方程为：

6.根据权利要求5所述的基于进化卷积神经网络的电气外壳屏蔽效能预测方法，其特征在于，对于非矩形开孔外壳屏蔽效能等效模型，te模式和tm模式腔体特性阻抗的表达式分别为：

7.根据权利要求6所述的基于进化卷积神经网络的电气外壳屏蔽效能预测方法，其特征在于，对于含透光材料开孔外壳屏蔽效能等效模型，所述传播方程为：

8.根据权利要求6或7所述的基于进化卷积神经网络的电气外壳屏蔽效能预测方法，其特征在于，所述节点总电压为：

技术总结
本发明提供一种基于进化卷积神经网络的电气外壳屏蔽效能预测方法，包括以下步骤：建立电气外壳屏蔽效能等效模型；通过CTS仿真得到不同孔缝电气外壳在相应频点下的屏蔽效能，并利用不同孔缝电气外壳在相应频点下的屏蔽效能对进化卷积神经网络进行训练，得到所述电气外壳屏蔽效能等效模型的参数；将所述电气外壳屏蔽效能等效模型的参数代入所述电气外壳屏蔽效能等效模型，以得到电气外壳在目标频点下的屏蔽效能。本发明能够快速精确地预测电气外壳屏蔽效能。

技术研发人员：史如新,嵇建飞,刘晓康,许霖,苏佳华,庞福滨,张弛
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司常州供电分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11