基于屏蔽暗箱窗口法材料快沿电磁脉冲屏蔽效能测试*

为满足材料强电磁脉冲场屏蔽效能的测试需求,搭建了基于屏蔽暗箱窗口法的材料电磁脉冲屏蔽效能测试系统.首先采用连续波对某种金属织物材料进行了频域测试,通过测试空箱和加载材料内部场强大小,计算了该材料的频域屏蔽效能.然后采用快上升沿电磁脉冲源对该材料进行了时域测试,计算了强场作用下材料的峰值屏蔽效能.对测得的时域信号进行降噪处理和快速傅里叶变换(FFT),得到了该材料频域屏蔽效能曲线,与频域试验所测曲线进行了对比,结果基本一致.实验表明该测试系统能够可靠评价强电磁脉冲作用下材料的屏蔽效能.     

基于箱体法材料电磁脉冲场屏蔽效能测试研究

为准确评价屏蔽材料在强电磁脉冲环境中的屏蔽效能,提出了一种基于屏蔽暗箱窗口法的材料电磁脉冲屏蔽效能时域测量方法。该方法将带有测试窗口的屏蔽箱体置于GTEM 室内,被测屏蔽材料安装在屏蔽箱的测试窗口上,利用置于腔体中心的单极子天线测量耦合进腔体的电磁脉冲电压波形,对测得的时域电压信号进行快速傅里叶变换( FFT) ,得到了被测材料频域屏蔽效能曲线。与频域测试结果进行了对比,结果基本一致。实验表明该测试系统可以有效减小局部增强效应对测量精度的影响,能够可靠评价强电磁脉冲作用下材料的屏蔽效能。     

材料电磁脉冲屏蔽效能研究进展

首先总结了国外电磁脉冲的研究现状及屏蔽效能的测试方法,并分析了国内电磁脉冲屏蔽效能的测试方法及根据频域测量结果估计时域响应研究进展,然后介绍了屏蔽效能频域和时域表征方法,特别是近几年来电磁脉冲屏蔽效能的表征方法,最后指出了当前电磁脉冲屏蔽效能研究中需解决的问题及今后研究方向,对电磁脉冲作用下材料屏蔽效能的研究具有指导意义。     

电磁脉冲参数对材料屏蔽效能影响研究

采用基于有限积分方法的电磁仿真软件CST-MWS建立电磁脉冲辐照条件下材料屏蔽效能测试模型,提出脉冲峰值屏蔽效能和脉冲能量屏蔽效能两个方案来评价材料屏蔽能力,并通过仿真分析了电磁脉冲上升时间和脉宽对屏蔽效能的影响。结果表明,脉冲上升时间相对于脉宽对屏蔽效能的影响较大,上升时间越短,屏蔽效能越高,峰值屏蔽效能高于能量屏蔽效能;脉宽对于材料的峰值屏蔽效能基本没有影响,能量屏蔽效能随着脉宽的增大而减小。     

屏蔽室接地位置不同对其屏蔽效能的影响研究

为分析屏蔽室不同接地位置对其屏蔽效能的影响,应用并行时域有限差分算法,对雷电电磁脉冲和高空核电磁脉冲与开孔屏蔽室的耦合问题进行了数值模拟。计算了屏蔽室在两种接地位置下(前点接地、后点接地)内部的耦合电场,并进行了局部实验验证。研究结果表明:接地点与屏蔽室开孔位置间的距离远,屏蔽效能高;距离近则屏蔽效能低。     

基于FDTD/MTL 混合算法求解飞行器线束电磁敏感度

结合GJB151A 中的测试标准,求解平面波照射下飞行器线束电磁敏感度（electromagnetic susceptibility ,EMS） 问题。采用时域有限差分法（Finite-Difference Time-Domain ,FDTD）求解空间电磁场在线束屏蔽层上产生的感应电流, 并将其作为多导体传输线（multi-transmission line ,MTL）方程中的激励源[6],计算线缆电磁脉冲响应。该算法可减少 网格剖分数目,节省计算资源,适合电大尺寸目标中线束问题的求解。最后,利用该方法分析了飞行器屏蔽效能和电 磁脉冲极化方式对线束EMS 的影响,得到了电缆设备端感应电压的频率响应特性。计算结果验证了该方法的高效性和 可行性。     

不同辐射源瞬态电磁信号辐射场特性研究

为研究不同辐射源瞬态电磁辐射信号辐射场特性,建立了圆柱形导体传输线模型,基于频域法对电晕放电的远场辐射场进行了理论计算,计算结果表明放电信号的时域波形衰减振荡时间随导体尺寸的增加而增大,辐射场频谱高频分量减少,且随着导体长度的增加,辐射场振荡频率逐渐降低.设计瞬态电磁辐射信号测试实验,验证了理论计算结果.同时,实验采集了摩托车火花塞打火时的时域与频域信息,结果表明火花塞放电时域波形与电晕放电相近,但频谱差别很大,火花放电频谱能达到GHz以上.     

静电放电电磁脉冲均匀辐射场模拟

为了研究静电放电电磁脉冲（ESDEMP）的特性,利用传统的静电放电电磁脉冲产生方法,通过静电放电模拟器在静电放电抗扰度试验平台上放电,产生了静电放电电磁脉冲,并测出了静电放电电磁脉冲的时域波形和频谱。在研究电磁脉冲模拟器的基础上,首次通过ESD模拟器和GTEM室的结合,在GTEM室内产生了均匀的、重复性和线性好的ESDEMP。实验表明,用TEMP室、GTEM室等大型装置产生均匀静电放电电磁脉冲辐射场的方案是可行的。     

贯穿设备屏蔽层线缆电磁脉冲响应研究

提出了一种获取电子设备壳体屏蔽层外接线缆电磁脉冲耦合响应的计算方法。首先,以壳体屏蔽层为分割点,将贯穿线缆分为内外两部分,根据基本传输线理论和戴维南等效原理,得到内外两段线缆的等效电路模型。然后,利用Agrawal散射电压模型分析了外等效电路的端口负载频域响应,并根据该负载响应得出了内部线缆等效电路的端口负载频域响应。最后,以高空核爆电磁脉冲的IEC标准波形为计算波形,通过傅里叶变换方法求解了内部端口上的时域响应,并分析了线缆几何参数和终端负载对响应波形的影响。     

近地电缆屏蔽层对高空核电磁脉冲响应的研究

为了研究近地面电缆屏蔽层对高空电磁脉冲的耦合规律,依据传输线理论,计算了在高空核电磁脉冲作用下损耗大地上电缆屏蔽层上的感应电流。利用快速傅立叶变换技术,首先得到近地面电缆屏蔽层感应电流的频域解,然后采用快速傅立叶逆变换技术得到时域解。得到了感应电流随电缆长度、电缆架设高度、电磁脉冲极化角、方位角、俯仰角、端接阻抗和大地电导率等的变化规律。     

弹体内置矩形腔屏蔽效能分析

为提高导弹强电磁脉冲防护能力,采用有限积分法对弹体内置矩形腔体的屏蔽效能 进行了数值模拟。重点分析了双层嵌套腔体屏蔽效能与单层腔体屏蔽效能之间的关系, 以及末制导雷达天线转动对壳体屏蔽效能的影响。结果表明：双层嵌套在L频段可提高屏蔽 效能3 0 dB左右,但在S频段嵌套腔体与内层腔体的屏蔽效能相当;当外层腔体与内层腔体上孔缝 共 振频率相近时,嵌套腔体屏蔽效能会急剧恶化;天线转动对屏蔽效能的影响与入射波频段相 关。该研究对提高导弹电磁防护能力具有指导意义。     

等离子体在强电磁脉冲防护中的应用

为了提高屏蔽腔对强电磁脉冲的屏蔽效能,分析了在屏蔽腔中引入等离子体的理论基础,建立了一种加载等离子体的双层屏蔽腔模型,采用时域有限差分法计算了强电磁脉冲耦合进入双层屏蔽腔的耦合系数。计算结果表明:加载等离子体的双层屏蔽腔可使强电磁脉冲耦合进入腔体的能量大大降低,在2～14GHz内耦合系数降低了近30dB,即使屏蔽效能也提高了近30dB,为新的屏蔽腔设计提供了重要的理论依据。     

Shielding Characterization of Metallic Enclosures With Multiple Slots and a Thin-Wire Antenna Loaded: Multiple Oblique EMP Incidences With Arbitrary Polarizations

Shielding effectiveness (SE) of metallic rectangular enclosures with thin slots and a thin-wire antenna loaded by an impedance, illuminated by multiple electromagnetic pulses (EMPs) simultaneously, is investigated using a hybrid finite-difference time-domain (FDTD) method. In order to enhance the simulation efficiency of the FDTD algorithm, accurate formulas for handling multiple thin slots, a thin-wire antenna, and a lumped network are integrated together. Numerical results show that for real metallic enclosures, their shielding performance is very sensitive to the variations in direction and polarization angle of the incident EMPs. However, at a given frequency, the resistance and inductance loaded at the terminal of a thin-wire antenna have little effect on the SE level. For two, three, as well as more EMP incidences, common-frequency interferences will result in strong inner field resonance in the enclosure.      

用于强激光靶耦合诊断的脉冲天线

惯性约束聚变(ICF)背景下的激光靶耦合过程产生大量电磁脉冲,对诊断设备的正常运行和测试数据的采集产生不良影响,严重时甚至损害诊断装置。介绍了强激光与金属靶相互作用过程中受激辐射产生等离子体的数学模型,模拟了盘锥脉冲天线的物理模型、三维增益等各项指标,并对打靶过程进行测量,得出电磁辐射电场值,并推导出其频域分布。实验结果显示,影响电磁辐射强度的因素有激光能量、激光打靶方式和入射方向等。对于平面靶,相同靶型和靶材质情况下,不同功率激光与平面靶相互作用发出的电磁脉冲具有相似的频谱和相同的特征频率。诊断结果为激光打靶产生电磁脉冲物理机制研究提供重要实验依据。     

Effective electromagnetic shielding of plastic packaging in low-cost optical transceiver modules

A low-cost plastic package of the standard 1 /spl times/ 9 type with effective electromagnetic (EM) shielding ability is developed. Optical transceiver modules with transmission rates of 155 Mb/s and 1.25 Gb/s are tested to evaluate the EM shielding against emitted radiation from the plastic packaging. The results show that the packaged optical transceiver modules exhibit shielding effectiveness (SE) of over 20 dB. The EM shielding properties of plastic materials consisting of nylon66 and liquid crystal polymer (LCP) with carbon fiber reinforced are investigated. The effects of weight percentage of fibers, carbon fiber length, and material thickness on the SE of the plastic composites are studied both from the plane-wave and near-field sources approaches. The packaged plastic optical transceiver modules with their good SE are suitable for use in low-cost and low electromagnetic interference (EMI) Gigabit Ethernet lightwave transmission systems.     

密封条式屏蔽门的屏蔽效能仿真分析

使用中间层电路模型（ILCM）近似仿真分析屏蔽门对屏蔽室屏蔽效能的影响,对模型理论公式进行了推导和仿真,得出密封条式屏蔽门的屏蔽效能与影响参数之间的关系,为选择更适合屏蔽门密封的材料提供理论依据,并选择了两种材料进行对比验证,证明了推导出的关系是正确的,同时也预测了密封条结构的屏蔽室的屏蔽效能。仿真结果表明,我们选择的密封条式结构和材料能够满足屏蔽室的要求。     

Shielding Circuits from EMP

It is generally impractical to filter low-frequency electromagnetic pulse (EMP) signals from victim circuits. Twisting signal pair conductors is helpful but often results in insufficient isolation. The remainder must be provided by shielding. Highly permeable ferritic materials have generally been found to provide maximum shielding from low-frequency magnetic fields. It is shown that this may not be the case when the signal source is relatively distant from the shield. With large separation, there appears to be a greatly increased mismatch between the wave impedance at the shield and the intrinsic impedance of the metal. This results in much greater reflection of the impinging wave than occurs for the same signal strength with small source to shield separation. The mismatch is greatest with a highly conductive shield material. All common highly permeable materials have low relative conductivity. High permeability does not improve the shielding effectiveness at low audio frequencies because no significant attenuation occurs as the wave passes through the shield. It is concluded that materials such as copper or aluminum are logical choices for shielding circuits from distant, high-intensity, low-frequency EMP.