电子设备和系统射频通道高功率微波电磁脉冲场—路综合防护方法综述

高功率微波电磁脉冲辐射可以通过多种耦合途径进入敏感电子设备和系统,导致严重的干扰、扰乱甚至损坏,特别是通过天线耦合进入射频通道的电磁脉冲会破坏敏感器件。给出几种针对天线耦合的空间电磁脉冲场防护以及电路中敏感器件的电磁脉冲路防护新方法,探讨敏感系统的电磁脉冲场—路综合防护设计方法。利用专门设计的防护表面和防护模块,分别在天线前端对空间的电磁脉冲场和天线后端电路中的电磁脉冲电压或电流进行抑制,保护电路中的敏感模块免遭损坏,增加的场—路综合防护对工作信号的衰减控制在允许的范围之内。通过原理样件的测试表明,防护方法对带内和带外的高功率微波电磁脉冲具有良好的防护效果。

     

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。     

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。     

核电磁脉冲防护方式比较

核电磁脉冲（NEMP）防护是指挥所信息系统安全防护的重中之重,文章通过对地下指挥工程采取滤波器、光电隔离装置和全光纤引接三种核电磁脉冲防护方式比较,分析了各种方式的优点和缺点,为地下指挥工程核电磁脉冲防护系统建设提供参考。     

高功率微波电磁脉冲辐射防护专刊前言

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为严重。因此,必须要认真考虑高功率微波电磁脉冲辐射的防护问题,充分了解高功率微波电磁脉冲辐射的危害效应机理,及其在民用和军用设施中的耦合途径,分析设施受到危害的类型和程度,研究相应的防护方法,研制对应的防护材料和器件,以及防护效果试验技术等。世界各国对此已经给予高度重视,不断推出新的研究成果。国内近几年在高功率微波电磁脉冲源和危害防护方面的相关研究也已经取得了一系列进展。《中国舰船研究》特别甄选相关单位近期在高功率微波电磁脉冲辐射防护及其相关领域的最新成果,推出《高功率微波电磁脉冲辐射防护专刊》,以飨读者。专刊涵盖数值模拟算法和应用的改进、电磁防护结构和材料的设计,以及试验模拟和测量等技术的发展。希望本期专刊能够在业界引起讨论,让更多的设计者对电子器件、设备和系统等的高功率微波电磁辐射防护问题引起足够的重视,并在技术上相互借鉴,共同提升重要设施和装备对更加复杂的、人为的高功率电磁环境的适应能力。

     

舰船平台强电磁脉冲威胁与防护要求

电磁脉冲是一种通常由高空核爆炸引起的瞬间电磁能爆发,能够对海军舰载电子信息系统及武器装备等造成严重影响甚至是毁伤。为了解美国海军在全舰电磁脉冲效应研究方面的相关信息,调研美国海军曾建造的两代舰船电磁脉冲辐射环境模拟器的参数、试验场选址及多次全舰电磁脉冲试验情况,并介绍目前正准备建造的新一代全舰威胁级电磁脉冲模拟器的参数和要求,以及当前用于全舰试验的电磁脉冲模拟器替代品−低幅度连续波扫频辐照系统,分析这些设施在当前美国海军电磁脉冲试验与鉴定中的重要性和作用,探讨美国海军建造新一代全舰电磁脉冲模拟器面临的主要问题。指出,全舰防护研究工作的重要内容是建造全舰电磁脉冲试验设施,开展全舰电磁脉冲效应建模与仿真,并制定相关的试验与防护标准等。     

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。     

防御电磁脉冲的舰艇水雾系统构建方案分析

对天线林立的舰艇而言,电磁脉冲武器已经成为一种潜在的致命威胁,从电磁波大气传播角度削减电磁脉冲能量是降低电磁脉冲武器威胁的一种防御策略.针对常规电磁脉冲武器的性能指标,从Mie散射理论出发分析了不同尺度谱分布下的电磁脉冲传播透过率问题,并给出在一定防御水平上水雾系统通量与雾滴尺度、浓度的关系.计算了典型舰艇防御电磁脉冲威胁的水雾系统构建指标.分析结果表明,由离散雾滴粒子构成的水雾系统能够有效地防御电磁脉冲的威胁.     

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1.55 dB,强电磁脉冲传输衰减大于20 dB,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。     

舰艇水幕对电磁脉冲武器的防护

电磁脉冲武器由于独特的作用机理和作战效能，开始在实战中出现，如何对电子设备进行电磁防护，也就成了现代战争的一个再要课题：海水对电磁波具有很强的衰减作用，同时具备成本低、使用方便、防护效能高的特点，讨论水面舰艇水幕系统对电磁脉冲武器的防护问题.     

潜艇桅杆通信天线发展研究

桅杆类通信天线是潜艇通信天线的一种重要形式,作为潜艇通信系统的重要组成部分,是潜艇在潜望状态实现对外通信功能的关键。本文从配置、功能、性能等方面对外军常规潜艇和核潜艇桅杆类通信天线进行分析,研究提出外军潜艇桅杆类通信天线尤其是多功能通信桅杆天线的发展趋势。     

偏远地区通信机房防雷研究

针对偏远地区通信机房环境特点,分析了雷电及过电压侵入通信设备的途径及危害。针对通信机房防雷、防过压方面存在的隐患,结合机房内通信设备防雷要求,研究了从房屋、电源、信号线、天馈线等方面综合防雷技术的应用。     

通信机房防雷击安全分析与保护

随着长江通信的发展,高新设备在长江通信中得到广泛应用,各类先进通信设备对过压过流及其保护措施的要求越来越高,因此防雷保护越来越重要。通信楼一般都安装有避雷针、避雷带或避雷网,并且采取了联合接地的方式。从表面上看,它已具备了良好的防雷和抗外界电磁干扰的性能,那么为什么通信设备有时还会遭受过压过流而损坏呢?还会对操作维护人员的人身构成威胁呢?文章加以阐述。     

基于模糊综合评判的舰载通信安全设备效能评估

舰载通信安全设备是舰艇的重要通信设备,担负着海上舰艇与各种信息平台之间重要信息的加解密及传递任务,是保障海上作战指挥的重要环节,对其进行效能分析及评估研究显得尤为重要和迫切.针对舰载通信安全设备的自身特点,通过对设备结构和功能的系统分析,建立了舰载通信安全设备的效能评估指标体系,给出了基于模糊综合评判的舰载通信安全设备效能评估方法,实例验证了模型及方法的可行性和有效性,为设备的设计、研制等提供了依据.     

舰船系统的雷电防护设计

  目的  为了设置或完善舰船防雷措施,需要评估舰船关键设备的雷击风险和避雷针的防护效果。  方法  首先构建雷电先导分形模型,对舰船的雷电附着过程进行仿真研究。改进模型仿真边界配置和雷击风险量化评估方法,定量研究不同因素对舰船雷击风险的影响。  结果  仿真结果表明,在基本配置下舰船中部避雷针防护概率超过75%。船首、船尾和远离避雷针的天线有相对较大的绕击风险。雷电起始位置越靠近避雷针、雷电流越大、避雷针越高,船上天线被雷击的概率越低。  结论  所构建的雷电先导分形模型,可用于排查舰船表面直击雷防护的薄弱环节,有助于舰船直击雷防护的设计工作。     

ELF磁场拖曳天线的运动感应噪声分析

在潜艇拖曳电缆的电极对天线中附加磁场天线是消除接收盲区、实现潜艇通信全向接收的重要手段。拖曳磁场天线的噪声主要有热噪声、运动感应噪声、磁致伸缩噪声和巴克好森噪声四种，分析并采取措施降低这些噪声是实现全向天线的关键。针对运动感应噪声的原理进行了分析，得出了噪声ENF与天线机械性能、天线灵敏度之间的关系，并由此提出了降低该噪声的途径。     

天线阵列综合中的遗传算法应用综述

自适应天线阵列综合技术是现代无线电通信技术发展的一个重要领域。首先在对遗传算法的发展、基本思想、特点等方面作简要概述的基础上，进而着重介绍该算法在天线阵列综合中的几个研究应用方向，展示了其广泛的适用性及处理天线阵列综合问题的卓越能力，同时对出现的难点和应注意的问题发表了看法。     

舰船电子信息装备强电磁脉冲防护技术发展

针对电磁空间对抗下舰船电子信息设备面临的多种强电磁环境威胁以及防护加固需求,分析舰船电子装备的强电磁环境效应机理、防护基本原理,重点描述用于降低辐射场对舰船电子系统耦合的频率选择表面（FSS）、能量选择表面（ESS）、电磁屏蔽新材料等的技术原理及发展现状,以及用于抑制“路”上强脉冲传导的基于气体放电管和半导体限幅器件的射频前端防护技术、基于PIN二极管的射频（微波）高功率限幅技术、基于等离子体的电磁脉冲防护技术的原理和发展现状,分析不同防护技术在舰船装备强电磁环境防护设计中的适用性和技术性能的优缺点,展望舰船装备强电磁环境防护技术的未来发展趋势,为舰船装备强电磁环境防护设计提供支撑。     

海水中环天线的辐射特性研究

使用电磁波进行水下通信具有传播速率高等优势,文章针对电磁波水下通信中环天线的设计,在对电磁波传播特性进行研究的基础上,分析了传播速度和波长对环天线的影响,推导出了水下环天线的辐射功率和辐射阻抗的解析表达式,仿真分析了水下环天线的辐射特性,得出了天线尺寸和工作频率对辐射特性的影响,为环天线的设计和应用提供了参考。     

Modbus协议在直流牵引供电系统中的应用

以直流牵引供电系统为例,提出了一种基于Modbus协议的通讯方式实现其内部通信。通过对直流牵引供电系统内部通信数据进行分析,采用RS485接口,运用Modbus协议实现了监控软件对微机保护装置和S7-200的串行通信,可靠地实现了系统内部各模块之间的通信,提高了系统的整体运行效率及可靠性。