耐HPM辐照宽频吸波超材料的设计与实现

针对高功率电磁脉冲对电子元器件、组件、系统等的强电磁干扰问题,借助超材料强谐振损耗特性和接地层反射特性,设计了一种耐高功率微波(HPM)辐照的宽频吸波超材料。该超材料在X波段反射率达到-12 dB,具有93%以上的吸收效率,并且在电场为20 kV/m、脉宽为1 000 ns、重复频率为10 Hz的强电磁环境条件下单次辐照50 s后,材料温度基本未上升,吸波性能保持不变,无损伤发生,说明宽频吸波超材料在HPM辐照下性能稳定。宽频吸波超材料可有效保护载体平台上的其他电子设备,解决在高功率电磁脉冲辐照下的强电磁干扰问题,提高电子系统的强电磁防护能力。     

应用FBG监测HPM辐照下吸波材料的温度

在高功率微波(HPM)辐照下,吸波材料会有明显的升温效应。利用光纤布拉格光栅(FBG)对某蜂窝吸波材料表面的温度变化进行了多点实时监测,得到了该材料在HPM辐照下表面温度的变化特性。这种测试方法可以进一步推广到强电磁环境下材料的其它参数的实时监测中。     

高功率微波防护研究

现代战场上,高功率微波产生的强电磁脉冲环境,已对装备构成严重威胁,其破坏效果远远超过一般电子战设备.因此,研究高功率微波的电磁环境效应和防护对策,已成为高新技术发展中的重要课题.本文根据高功率微波的损伤途径,从一般技术到新技术、新材料和战术等几个方面提出了几种防护措施.     

美军电磁环境效应试验规程分析

介绍了美军电磁环境试验的发展现状及美国陆军白沙导弹靶场起草制定的TOP 1-2-511《电磁环境效应系统试验》的主要内容,重点阐述了电磁脉冲试验、高功率微波试验的试验方法。     

5G天线对典型强电磁脉冲响应的对比分析

针对强电磁脉冲环境对5G通信系统的威胁,以5G天线为例,研究了典型电磁脉冲经天线口面耦合进入天线端口的电磁脉冲能量大小。利用电磁仿真软件分析了微带天线单元在高空核爆电磁脉冲、高功率微波以及超宽带电磁脉冲环境下天线馈电端口处感应的瞬态电压的时域和频域特性。仿真结果表明:高功率微波和超宽带电磁脉冲在天线单元馈电端口的感应电压较大,极易干扰甚至毁伤5G通信系统的射频后端。     

二维层状材料用于微波吸收的研究进展

微波吸收是实现装备隐身、抗电磁干扰的重要手段,厚度薄、密度低、频带宽、吸收强的微波吸收材料是研究者关注的重点。文章阐述了二维层状结构材料的吸波研究进展、微波吸收机理,介绍了金属基、半导体基、MXene基、碳基二维层状吸波材料以及新兴二维吸波材料黑磷的制作方法、实现的最大反射率损失,并分析了影响电磁屏蔽性能的因素。研究表明,二维层状材料相比于传统的吸波材料,重量更轻、设计加工性更强、吸波机制更丰富、性能也更优。二维层状材料在微波吸收及电磁干扰屏蔽领域具有广阔的发展前景。     

二维层状材料用于微波吸收的研究进展

微波吸收是实现装备隐身、抗电磁干扰的重要手段,厚度薄、密度低、频带宽、吸收强的微波吸收材料是研究者关注的重点。文章阐述了二维层状结构材料的吸波研究进展、微波吸收机理,介绍了金属基、半导体基、MXene基、碳基二维层状吸波材料以及新兴二维吸波材料黑磷的制作方法、实现的最大反射率损失,并分析了影响电磁屏蔽性能的因素。研究表明,二维层状材料相比于传统的吸波材料,重量更轻、设计加工性更强、吸波机制更丰富、性能也更优。二维层状材料在微波吸收及电磁干扰屏蔽领域具有广阔的发展前景。     

材料参数测量误差对吸波材料优化设计结果的影响

根据吸波材料电磁反射系数的传输线理论进行优化设计是微波吸收材料研究的重点,微波吸收材料的吸波效果与其电磁参数(介电常数与磁导率)和材料厚度密切相关,电磁参数测量的准确性与微波吸收材料厚度制作的精确性,对微波吸收效果有很大的影响。通过理论计算分析,探讨了电磁参数测量误差对微波吸收材料优化设计结果的影响,并讨论了微波吸收体厚度制作误差对微波吸收材料吸波效果理论计算值对优化值偏离的影响。     

高功率微波效应的多物理场建模方法研究

为了实现对微波器件高功率微波效应的分析,主要从不同尺度半导体器件和波导器件出发,基于具有谱精度的谱元时域法,开展从微米尺度到纳米尺度半导体器件电热耦合一体化分析的方法以及高功率微波气体放电效应及抑制机理的研究.得到了半导体器件在电磁信号作用下发生的电热参数分布变化规律和微波器件在高功率微波下发生的气体放电及其抑制机理,根据以上相关效应机理,可为复杂电磁环境中的器件设计提供理论指导.     

暗室微波功率承载能力探析

该文给出了暗室高功率微波承载能力的评估方法及提高微波功率承载能力的办法措施:采用近场和远场方法进行计算评估,针对不同种类吸波材料选取合适的安全系数,确保暗室使用安全.这种设计思路在多个高功率承载暗室工程中得到了成功应用.文中首次提出了吸波材料微波功率疲劳损坏概念,对确保暗室微波功率承载使用安全具有很好的指导作用.     

基于连通矩形谐振环结构的双波段左手材料吸波器

提出了一种工作于电磁波平行入射情况下的双波段连通矩形谐振环结构单元左手材料吸波器,充分利用电磁超材料的强谐振损耗性质,通过合理设计左手材料的电磁参数,并利用 CST 对其进行结构进行仿真优化,设计出具有较佳吸波效果的吸波器,使其中两个吸收峰位于以 5.41GHz、7.11GHz频段,且吸收率高于同频段的传统碳膜材料吸波器。制备了双波段连通矩形谐振环结构单元左手材料吸波器,并测量其传输特性。实验结果表明,实验与仿真结果一致。该吸波器可作为微波电路的衰减器,取代传统吸波器结构。     

吸波材料和电磁屏蔽材料的研究现状

阐述了吸波材料和电磁屏蔽材料的重要性和研究进展.分析了吸波材料和电磁屏蔽材料的作用机理,综述了常见吸波材料和电磁屏蔽材料的种类和特点,并介绍了吸波材料和电磁屏蔽材料的研究和发展趋势.     

高功率激光装置电磁环境研究进展

激光惯性约束聚变研究中,高功率激光器靶室中强激光-靶物质作用产生的高能电子的运动、X射线与周围物质作用产生的置换电流将激励出强电磁脉冲,场强幅值高达几万V/m,频率达GHz量级,能库等工作区域大电流、大电压的快速变化过程也将辐射电磁场,这些电磁脉冲对电子设备将产生各种电磁耦合效应,影响控制时序、测量数据的准确性,严重的甚至使仪器设备毁坏,这种电磁脉冲对生物组织具有损伤效应。本文详细介绍了国内外高功率激光装置电磁环境的理论与实验研究进展情况。     

半导体电磁防护限幅器的发展

当前电磁环境日趋复杂,超宽带、高功率等强电磁技术已经成熟,对信息化装备构成了越来越严重的威胁,限幅器的应用需求越发迫切。文章从半导体限幅器的防护原理及电路结构入手,结合电磁脉冲防护及高功率微波防护的典型应用,详细介绍了电磁防护限幅器的技术路线,对比了Si、GaAs限幅器的特性,指出兼具Si及GaAs限幅器优势的高频、低插损、耐高功率GaN限幅器将是未来电磁防护限幅器的发展趋势。     

吸波材料在NFC天线领域的应用

介绍了NFC系统的读写原理及金属环境使该系统工作失效的原因,并且应用HFSS对系统场分布进行了辅助验证。针对系统的失效原因,提出在金属下方加入吸波材料,使用相应的吸波材料参数在HFSS软件中进行仿真验证。结果表明:加入吸波材料可以使NFC系统工作于金属环境下。     

负电磁阻材料在强电磁脉冲防护中的应用展望

介绍了电致电阻效应材料和磁致电阻效应材料等可变阻抗功能材料的最新研究进展,分析了其用于高功率电磁脉冲防护的工作原理,指出变阻抗功能材料用于电磁防护具有电磁能量低通的独特性能,对于低功率的安全电磁波可以高效透射,而对高功率的电磁脉冲则有效屏蔽.最后以变阻抗材料用于雷达天线罩为例展望了此类功能材料在电磁脉冲防护中的独特性能与巨大潜力.     

FeSi纳米晶片状微波吸收剂研究

采用气体雾化工艺和高能球磨处理技术制备了纳米晶FeSi扁平状颗粒材料。研究了高能球磨处理和热处理工艺对材料微结构、形貌和微波电磁特性的影响。结果表明:高能球磨处理使雾化粉粒形状扁平化并使其晶粒细化,从而使FeSi微粉的微波磁导率显著提高,介电常数被有效控制;热处理后可以进一步改善其微波电磁性能。对该材料制作的涂层吸波性能的测量表明,在4GHz附近微波段具有良好吸波性能。     

高功率微波与空间电磁环境

低层大气和电离层是高功率微波传输的重要空间环境,一方面,空间环境的电磁特性会对HPM传输产生影响,另一方面,高功率微波的强电场还可能导致局部空间电磁环境发生改变,从而进一步影响到自身的传输或其他电波的传输.文中描述了高功率微波在空间环境中传输的一些非线性现象,分析了高功率微波对空间电磁环境的影响,主要涉及到大气击穿、电离层加热、电波的自作用与互作用、波束的聚焦与散焦等.     

磁性薄膜微波电磁参数测试方法研究进展

Fe、Co基合金薄膜具有高磁导率、高损耗等特点,可实现微波的宽频带吸收,是一类具有很大发展潜力的新一代吸波材料。磁性膜的复磁导率对吸波性能有重大影响,因而在吸波材料研究中提出了磁谱测量的紧迫要求。综述了国内外磁性薄膜电磁参数微波测量方法,主要介绍了磁性薄膜电磁参数的谐振腔法、双线圈法和传输线法,并对当前研究中存在的问题进行了讨论。     

机动通信系统的电磁环境效应分析与控制

对于复杂电磁环境下通信系统的电磁环境效应控制问题,这里将其看作为一个系统的工程,提出了一种基于地面机动通信系统的电磁环境效应控制解决方案。首先对通信车的系统内的电磁环境效应问题、系统间电磁环境效应问题、电磁辐射危害控制问题、电磁脉冲防护问题等进行了分析与预测。其次根据仿真结果对电磁环境效应采取了相应的控制措施。