Skip to main content
Log in

Rigorous field analysis of a spherical shield by using the multipole technique

Sphärische Multipolanalyse des elektromagnetischen Feldes eines Kugelschirms

  • Published:
Archiv für Elektrotechnik Aims and scope Submit manuscript

Contents

The vector spherical multipole analysis is applied to determine the shielding effectiveness and the scattering cross sections of a homogeneous spherical shell with arbitrary thickness and material parameters. This canonical EMC-problem is formulated as a classical three-domain-problem and then solved rigorously with respect to the continuity-conditions of the tangential field components. Numerical results are presented especially for a shell material with low conductivity. In case of a well conducting thin shell an asymptotic evaluation of the multipole solution leads exactly to the results obtained byKaden, but in addition the amplitude of the shielding effectiveness at the resonance frequencies can be predicted.

Übersicht

Die vektorielle sphärische Multipolanalyse wird herangezogen zur Berechnung der Schirmdämpfung und der Streuquerschnitte eines homogenen Kugelschirms endlicher Dicke mit beliebigen Materialparametern. Dieses kanonische EMV-Problem wird als klassisches Drei-Raum-Problem formuliert und unter Verwendung der Stetigkeitsbedingungen für die tangentialen Feldkomponenten streng gelöst. Numerische Auswertungen werden präsentiert speziell für den Fall eines Schirms mit niedriger Leitfähigkeit. Eine asymptotische Auswertung der strengen Theorie für den Fall einer sehr dünnen Kugelschale mit hoher Leitfähigkeit führt exakt zu der Lösung vonKaden. Zusätzlich kann jedoch auch die Amplitude der Schirmdämpfung in den Resonanzpunkten angegeben werden.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Similar content being viewed by others

References

  1. Kaden, H.: Wirbelströme und Schirmung in der Nachrichtentechnik (2. Auflage). Berlin-Göttingen-Heidelberg, Springer Verlag 1959

    Google Scholar 

  2. Kaden, H.: Die Schirmwirkung metallischer Kugelhüllen gegen sehr kurze elektromagnetische Wellen und Impulse. AEÜ 26 (1972) 281–288

    Google Scholar 

  3. Mie, G.: Beiträge zur Optik trüber Medien, speziell kolloidaler Metallösungen. Ann. Physik (4. Folge) 25 (1908) 377–445

    Google Scholar 

  4. Hansen, W. W.: A new type of expansion in radiation problems. Physical review47 (1935) 139–143

    Google Scholar 

  5. Stratton, J. A.: Electromagnetic theory. New York-London, McGraw Hill Book Co., 1941

    Google Scholar 

  6. Plonus, M. A.: Diffraction of a plane wave by a perfectly conducting sphere with a concentric shell. IRE Trans. Ant. Prop. AP-9 (1961) 573–576

    Google Scholar 

  7. Mikulski, J. J.;Murphy, E. L.: The computation of electromagnetic scattering from concentric spherical structures. IEEE Trans. Ant. Prop. AP-11 (1963) 169–177

    Google Scholar 

  8. Blume, S.: Theorie elektromagnetischer Felder (3. Auflage). Heidelberg, Hüthig Buch Verlag, 1991

    Google Scholar 

  9. Gautschi, W.: Computational aspects of three-term recurrence relations. SIAM Review (9) (1967) 24–82

  10. Blume, S.;Klinkenbusch.L.: Scattering of a plane electromagnetic wave by a spherical shell with an elliptical aperture. IEEE Trans. Electromagn. Compat. 34 (1992) 308–314

    Google Scholar 

  11. Abramowitz, M.;Stegun, I. A.: Handbook of mathematical functions. New York, Dover Pub., 1965

    Google Scholar 

  12. Bowman, J. J.;Senior, T. B. A.;Uslenghi, P. L. E.: Electromagnetic and acoustic scattering by simple shapes. Amsterdam, North Holland Pub. Co., 1969

    Google Scholar 

  13. Gonschorek, K. H.;Singer, H. (Hrsg.): Elektromagnetische Verträglichkeit. Stuttgart, Teubner, 1992

    Google Scholar 

  14. Lindell, I. V.: Minimum attenuation of spherical shields IEEE Trans. Ant. Prop. AP-16 (1968) 369–371

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Additional information

This work was supported in part by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Klinkenbusch, L. Rigorous field analysis of a spherical shield by using the multipole technique. Archiv f. Elektrotechnik 77, 315–325 (1994). https://doi.org/10.1007/BF01574677

Download citation

  • Received:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF01574677

Keywords

Navigation