强电磁防护技术研究进展

高功率微波武器是现代战场上极具杀伤性的攻击手段。针对现代武器装备的强电磁防护问题,通过介绍高功率微波武器及防护研究发展进程,结合传统电磁防护方法,分析电磁自适应防护、微波加固和硬件演化等前沿技术手段,从电路防护和空间防护的角度出发,论述射频电磁防护单元、皮秒级电磁脉冲抑制器件、频率选择表面等强电磁防护器件和装置的研究成果以及强电磁防护的新材料,并从系统综合防护、设备潜在失效性、强电磁防护标准3个方面对强电磁防护技术的发展给出相应的建议。     

能量—频率选择表面级联复合设计与仿真

针对空间场强电磁防护中带外滤波—带内限幅的需求,研究了能量—频率选择表面级联复合的防护方法,设计出一种典型的防护结构,通过时域有限差分对防护结构进行了稳态和瞬态分析,尤其是不同情况下频率选择表面与能量选择表面的相互耦合。计算结果表明:该防护结构对通带内正常信号的传输衰减小于1.55dB,强电磁脉冲传输衰减大于20dB,因而其既能阻止强电磁脉冲进入系统,又可有效抑制带外电磁干扰。     

通信设备天线端口电磁脉冲防护技术研究

天线是通信装备最重要的组成部分之一,是接收和发射电磁波信号的＂门户＂,文章研究了短波通信设备天线在强电磁脉冲辐射下的实验方法和耦合效应,并验证了射频前端电磁脉冲防护模块的重要性,提出了天线端口电磁脉冲防护的措施。     

高功率微波电磁脉冲辐射防护专刊前言

<正>国际上对高功率微波电磁辐射造成的危害效应已经开展了数十年研究,而随着高功率微波电磁脉冲发生技术的发展,高功率微波电磁脉冲源技术已经逐渐成熟,成为了一种新型的进攻性武器。这些武器的使用,将对敌对国家的交通、电力、通信和医疗系统等重要基础设施,以及岸基指挥所、作战群指挥中心和海上作战平台等敏感电子设备集中的军事设施构成严重威胁。近年来电子设备的微电子化,使其对高功率电磁脉冲的敏感性和易损性进一步增加,导致这种威胁变得更     

屏蔽电缆的电磁脉冲时域耦合特性研究

屏蔽电缆对电磁脉冲辐射场的耦合特性对电子设备、系统的电磁干扰控制和电磁脉冲防护具有重要意义。研究屏蔽电缆的双传输线模型分析方法,计算不同频段电磁脉冲辐射场激励下,两种典型的屏蔽电缆在屏蔽层两端不同接地状态时,屏蔽层和芯线上的感应电流。编织屏蔽电缆芯线上的感应电流比管状屏蔽电缆大几个数量级;由于集肤效应的影响,管状屏蔽电缆芯线上的耦合随着频率的升高而降低;编织屏蔽电缆由于编织电感和小孔电感的影响,芯线上的耦合随着频率的升高而升高。对于高灵敏的高频、微波系统,对电磁脉冲的防护时要选用管状屏蔽电缆。     

一种适用于时域测量的宽带天线研究与设计

时域宽带天线一般用于收发电磁脉冲信号。通过对表征宽带天线时域特性的基本参数的分析和微波脉冲时域测试天线电性能研究,设计一种基于共面波导馈电原理的超宽带小型化环状天线,并利用仿真和试验进行了验证和测试。     

一种电磁脉冲前门耦合效应的事件分解评估方法

电磁脉冲弹是一种利用辐射高功率电磁脉冲干扰/毁伤目标电子系统的新概念武器。为计算电磁脉冲通过前门耦合毁伤目标的效能,提出一种基于事件分解的效能评估方法,按时间序列将前门耦合-毁伤过程分为弹体爆炸辐射电磁脉冲、大气传输衰减、目标系统耦合3个子事件,分别用不同算法计算其发生效能。用该方法对美国MK84导弹搭载的电磁脉冲弹进行评估,得到具有一定参考价值的效能评估值。     

强电磁脉冲对舰艇舱体的耦合防护研究

强电磁脉冲能够在孔缝等处通过耦合进入舱体内部,破坏舰艇内部的电子设备.为保护舰艇内部的电子设备,提出了在舱体通风孔处安装交错排列的多层截止波导式通风窗,来逐渐减弱强电磁脉冲进入舱体的耦合场强.通过应用FDTD法对该防护方案的计算机仿真与分析,表明该方案不仅具有良好的防护效果,并且实用可行.     

短波通信设备端口电磁脉冲防护方法研究

针对传统的短波通信设备端口电磁脉冲防护方法防护效果差的问题,本文对短波通信设备端口电磁脉冲防护方法进行设计。在分析电磁脉冲原理的基础上,采用换算公式,得到驻波比、反射系数与回波损耗系数间的换算,通过改变阻抗改变功率传输,对短波通信设备端口进行基础保护。并按照磁偶极子天线作近似分析对电磁脉冲的破坏机理进行分析,在此基础上,对短波通信设备端口进行多级防护,以此完成对短波通信设备端口的防护。同时,为了保证此次设计方法的有效性,设置实验环境,进行实验对比。实验对比结果表明,此次设计的对短波通信设备端口进行多级防护方法比传统的防护方法防护效果好,具有一定的实际应用意义。     

基于PSO算法的空间映射方法设计微波滤波器

传统的微波滤波器设计主要依据等效解析式,但解析式有其局限性,针对传统的空间映射方法的参数提取过程比较复杂,耗时长的问题,文中研究一种用于优化设计微波器件的基于粒子群优化算法(PSO)的空间映射算法,将PSO优化算法与空间映射的粗糙模型相结合作为替代模型,通过PSO算法执行参数提取,此过程仅需要进行简单的四则运算,从而减少算法的计算耗时.算法实现过程中,利用Ansoft HFSS建立空间映射算法的精确模型,Agilent ADS建立其相应的粗糙模型来代替等效解析式,并采用MATLAB主控制程序调用HFSS和ADS,实现微波器件的自动优化设计,最后通过平行耦合带通滤波器的优化设计证明基于PSO算法的空间映射方法的有效性.     

电磁能量选择表面结构设计与仿真分析

近几年来高功率微波(HPM)武器技术发展迅猛,其产生的强电磁脉冲环境能够对武器装备构成严重威胁,因此,研究武器装备的强电磁防护具有重要的意义。针对强电磁防护与信号收发兼容的"前门"防护难题进行研究,对能量选择强电磁防护机制进行分析。设计并仿真典型压控导电的单层能量选择表面和双层非对称的能量选择表面结构及其工作性能,对影响插入损耗和防护效能的参数进行研究。仿真结果表明:设计出的能量选择表面(ESS)结构在L波段具有很好的防护性能,透波模式传输损耗小于0.5dB,防护模式屏蔽效能大于20dB,具有能量低通特性,基本满足电子设备的"前门"防护需求,同时,双层非对称结构可以带来防护性能的改善。     

高功率微波对无线电引信的效应分析

基于导弹无线电引信技术特点和工作机理,利用电磁耦合与相互作用基本理论,通过效应试验和理论分析相结合,研究高功率电磁脉冲对无线电引信干扰机理和效应。     

角锥喇叭天线高空电磁脉冲响应统计特性分析北大核心CSCD

[目的]旨在研究入射参量随机分布条件下电磁脉冲作用时角锥喇叭天线的耦合响应规律。[方法]首先,基于CST电磁仿真软件与Matlab软件联合仿真,建立角锥喇叭天线的电磁脉冲响应统计分析模型;然后,利用CST建立天线电磁脉冲响应仿真模型,通过电压驻波比、增益曲线来验证模型的合理性;接着,考虑通信系统在发射、接收等不同状态下的射频端口阻抗特性,在峰值场强50 kV/m的高空电磁脉冲(HEMP)照射下,得到天线端口耦合响应指标(包括开路电压、短路电流和负载电流等);最后,在球坐标系中设定方位角、仰角和极化角以服从均匀分布,并使用Matlab对天线负载响应波形峰值、波形能量等主要响应指标进行分布拟合。[结果]结果显示,主要信号指标概率分布大都呈“凸”字形曲线。以波形峰值为例,其响应波形峰值有90%的概率小于0.13 A,仅为最大峰值0.8 A的16.2%,即除了在特定的电磁脉冲入射范围内,角锥喇叭天线响应波形的各信号指标在大多数情况下都保持在较低水平。[结论]所得结果可为通信系统电磁脉冲易损性分析奠定基础。     

通信设备机箱强电磁脉冲耦合预测方法

核电磁脉冲可以从通信设备机箱孔缝、键盘、接头等开口进入机箱内部并对电子设备的正常工作时序产生影响,因此,在设备机箱设计中需要对强电磁脉冲辐射下机箱内部的强电磁脉冲环境进行预测。然而,由于通信设备机箱体积小,而强电磁脉冲的带宽过宽,常规的小探头难以对电磁脉冲波形进行测量。基于此,给出一种通信设备机箱强电磁脉冲耦合仿真新方法。首先,利用机箱频域屏蔽效能测试结果对通信机箱仿真模型的正确性进行验证;然后,利用上述仿真模型对强电磁脉冲的耦合特性进行仿真。研究表明,上述方法可以运用于小腔体强电磁脉冲耦合特征的预测。     

一种新型接收机天线系统的设计

提出一种新型接收机天线系统的设计方案,并对部分模块作了仿真分析;该设计的实现依赖于自适应算法,以及自适应调零在天线系统中的应用,通过性能与可实现性的综合考虑,选择功率反演算法作为系统的前置算法,为系统提供必要的零点信息,更新系统的权值,使系统自动在干扰来向上面设置零点,把干扰抑制在一个很低的水平上,或者完全抑制.     

静电放电模拟装置及其极化方式的实验研究

静电放电(ESD)是一种常见的电磁危害源,其在放电过程中能产生频带极宽、幅值很大的电磁辐射,对电路和器件产生注入效应,造成电路的损坏,是计算机通信系统和各种电子仪器设备的严重近场干扰源.研究其辐射特性对进一步探索相应电磁防护措施,提高我国通信系统抗电磁干扰的水平具有重要的理论意义和实际应用价值.我们结合气体放电的理论和电磁辐射理论来研究其电磁干扰特性,建立了重复性较好,更能客观反映人-人之间静电放电的静电放电模拟装置,对其辐射场特性进行了实验研究.在静电放电模拟装置上进行静电放电辐射实验,可以较客观的反映实际放电情况.初步结果表明,极化方式与短振子天线的极化方式相同.     

CS116试验项目与设备电磁脉冲防护

对电磁脉冲(EMP)对电子电气设备的危害进行了分析,统计了CS116项目发现的问题和容易出现敏感现象的频点,根据实践与理论知识总结了设备电磁脉冲防护的有效方法.     

玻璃气体放电管与陶瓷气体放电管的纳秒脉冲响应特性比较

气体放电管是一种常见的浪涌防护器件。选取2种具有相同静态击穿电压的典型气体放电管(玻璃气体放电管(SPG)和陶瓷气体放电管(GDT))进行试验,研究两者在百纳秒级电磁脉冲作用下的效应特性及其影响因素,并对其电磁脉冲防护能力进行比较。结果表明:对于具有相同直流击穿电压参数的SPG和GDT,在响应时间要求一致时,SPG的动作电压更低;当施加的电压相同时,SPG的响应时间更短;在电流要求低于3 k A的场合,SPG更适用于纳秒级电磁脉冲防护,鉴于其低电容,尤其适于工作在高频段的天馈系统。     

跳频多路耦合器的设计

跳频多路耦合器是多部跳频电台公用一部天线的重要的设备；对跳频多路耦合器系统设计和各部分接口电路进行了分析和研究，实现了滤波器和匹配网络的可调，使跳频多路耦合器系统满足了自动调谐和快速匹配的设计要求。     

智能功率模块及其自举电路在变频领域的设计和应用

传统的变频器三相逆变桥由于其桥臂三个中点电位不同,逆变器驱动电源需要四路电气上相互隔离的电源,成本很高,电路结构复杂。IR公司在三相逆变器驱动模块的基础上推出了智能功率模块(IPM),既使得逆变桥驱动电路单一电源成为可能,又提高了系统自我保护和抗干扰的能力。本文给出了自举电容电路的设计和分析,同时给出了IPM模块在变频器领域应用的设计。