能量选择电磁防护方法理论与应用

随着信息技术的发展,电磁空间逐渐成为国家重大公共基础设施及信息网络的基石。近年来,强电磁源生成技术加速发展,对电磁空间安全形成严重威胁,开展强电磁防护技术研究具有迫切的现实需求。能量选择防护方法是一种新型自适应强电磁防护方法,突破了电子设备前门防护“能防”和“兼容”的难题,为强电磁防护提供了新的技术思路。本文对能量选择防护方法进行了系统综述,首先详细介绍了能量选择防护的内涵和相关概念;其次以能量选择表面为例阐述了其工作原理与实现方式,在此基础上对能量选择防护方法的研究现状和最新成果进行介绍,梳理了能量选择防护方法的发展脉络;最后,对能量选择防护方法的未来研究方向进行了展望。

电磁轨道炮无线电引信综合电磁防护方法

电磁轨道炮发射时膛内瞬变强磁场环境会使无线电引信电路中产生感应电流,对引信正常工作产生影响,因此需要采取合理的电磁屏蔽和防护措施保证引信可靠工作。针对上述问题,基于法拉第电磁感应定律,提出电磁轨道炮无线电引信综合电磁防护方法,即利用高磁导率材料壳体进行磁屏蔽,降低引信电路的磁感应强度;利用高电导率材料的涡流效应降低引信电路中的磁感应强度变化率;通过优化电路设计,减小引信电路回路面积;通过电路板布局,减小引信电路与磁场的点乘。强磁场环境下无线电引信的有限元模型的仿真分析结果表明,上述电磁防护方法有效,所得研究结果能够为电磁轨道炮无线电引信设计提供参考。

基于AHP-TOPSIS的控制电气机箱电磁防护方案评估方法

针对复杂电磁环境中控制电气机箱电磁防护方案评价准则多且评价指标繁杂的特征,提出了一种AHP与TOPSIS相结合的方法。分析了机箱可能产生电磁耦合或电磁干扰的要素,提出箱体面板、机箱材料、机箱内外交互、机箱加工工艺、机箱接地与搭接5个评价准则及与之相关的11个评价指标。使用层次分析法(AHP)确定各评价指标的权重,通过理想点排序法(TOPSIS)构造判断矩阵,结合各指标的权重建立加权评价模型,计算评价指标的理想解、负理想解及方案中指标与理想解、负理想解的欧几里德距离,通过相对贴近系数的计算进行设计方案排序,贴近系数最大为最优方案。通过具体案例的分析,证明了方法的可行性。

电磁防护技术发展综述与展望

针对复杂电磁对抗环境中电子信息装备面临的强电磁环境威胁以及防护加固需求,对强电磁防护技术的发展现状进行了综述,并提出了强电磁系统级综合防护的发展展望。强电磁防护是为了保证电子信息装备在强电磁环境中免受损伤或损毁的技术手段,从电磁波的耦合途径分析了当前电磁防护的重点和难点,然后分别以限幅器技术、频率滤波技术、能量选择防护技术三个方面对前门防护技术的发展现状进行了分析总结,最后从新型屏蔽材料和防护器件两个方面对新型电磁防护技术进行了展望,并从前后门一体防护、场路一体防护、多域联合防护三个角度对系统级电磁防护进行了总结,为电子信息装备在复杂电磁环境下的电磁防护加固设计提供了支撑。

飞机机载线槽结构对电磁防护性能的影响研究

针对雷击环境下,飞机机载平台内的线束易受到连接设备及外部辐射源的复杂电磁干扰问题,考虑线槽不同结构对线槽防护性能的影响,基于三同轴法,结合Van Helvoort形状系数,推导出线槽转移阻抗从低频到高频状态下的理论表达式。进而建立含不同高宽比线槽防护仿真模型,研究不同形状、尺寸的线槽防护性能。最后建立复合材料机身内线槽的雷击电磁防护仿真模型,分析机身不同位置、不同形状线槽的防护作用,进一步验证了不同结构线槽防护性能的差异性。结果表明:高宽比每增加1/2,线槽屏蔽效能约增加5 dB,且有效保护区域逐渐扩大;随着与机身蒙皮间距增大,机身内部线缆感应电流线性减小;线槽密封性与防护性能成正比。

人体免疫机制对重要基础设施系统级电磁防护的借鉴

开展重要基础设施系统级电磁防护设计是应对高功率电磁环境威胁的必要措施,电磁防护仿生思想为电磁防护问题提供了新的方法。为此,提出了借鉴人体免疫机制开展系统级电磁防护的思路。首先介绍了人体免疫系统所具有的层次性、免疫识别、免疫记忆、自适应性等功能特点,而后阐述了基于该机制的工程系统级电磁防护体系。该体系具有防护高功率电磁信号的3道防线,可对入侵的高功率电磁信号进行识别、预警和记忆。针对不同类型电磁信号,该体系可进行系统毁伤效应预估,配合后端的弹性防护机制,可为基础设施系统级电磁防护提供一种有效途径。

空心微珠表面金属化及其电磁防护性能研究

以无机非金属空心微珠为芯材用化学镀工艺进行了镀铜、镀镍、镀银等表面金属化实验,得到表面金属包覆完整的导电粉体,该粉体作为电磁防护涂料的导电填料具有密度小、导电性能良好的优点。分析了空心微珠表面金属化的化学反应,并通过扫描电镜观察空心微珠表面包覆金属层的情况,结合X射线衍射仪分析粉体Cu-Ag金属化后的表层成分,表明获得了银层包覆完整的产物。空心微珠表面Cu-Ag金属化后,制成电磁屏蔽涂料,其电磁屏蔽性能可达到-40dB;表面Ni金属化后,制成吸波涂料,可获得面密度小、吸波性能良好的吸波涂层。

电磁防护超材料在国防领域中的应用与前景展望

电磁防护超材料以人工微结构为基础,实现了对介电常数和磁导率的自由设计,可突破传统电磁防护材料在信息装备一体化发展过程中遭遇的各种物理极限,在隐身材料、微波器件、军用天线等国防领域具有巨大的应用前景。本文阐述了电磁防护超材料的原理和特点,总结了其在军事领域的重大应用价值,综述了近年来在国防领域的最新成果,分析了当前研究存在的问题和未来发展趋势,为电磁防护超材料的进一步实际应用提供有效、可靠的理论依据及实验基础。

编织增强型电磁防护材料的等效模型与屏蔽性能

为实现编织增强型电磁防护材料的屏蔽效能理论预测及其优化设计,构建了复合材料的等效模型,该模型将编织型复合材料剖分成多层单纱定向周期排列的各向异性介质的叠加,并基于有效介质理论给出了各层介质等效电磁参数的计算公式,仿真计算并验证了等效模型预测材料屏蔽效能的可行性。然后基于等效模型分析了编织增强型电磁防护材料屏蔽性能的影响因素。仿真计算结果表明:复合材料等效模型与仿真计算模型的屏蔽效能差别不超过3 d B,复合材料屏蔽效能随编织体单纱电导率增大而增大,且在电导率达到特定值时屏蔽效能变化不再明显;编织体网孔尺寸越小,材料屏蔽效能越大。所构建的编织增强型电磁防护材料等效模型及屏蔽性能分析能够用于指导高效屏蔽复合材料的优化设计,具有一定理论价值。

电磁仿生学—电磁防护研究的新领域

由于集成度提高而导致集成电路电磁抗扰度下降以及电磁环境越发严峻等因素,使得传统电磁抗扰方式的不足日渐突出。因此,通过讨论生物进化的某些概念、部分生物系统的特点及其在电子系统中所具有的对等性,尝试将仿生学的基本方法引入电磁防护领域,创建并初步验证了一种基于仿生机制和模型的防护新模式。进而,详细阐述了电磁仿生的基本概念、技术基础和实现目标等具体内容,介绍了目前电磁仿生研究中已取得的相关成果,证明了电磁仿生技术的可行性与有效性,以及建立电磁仿生学科的重要性和必要性。

超细镍粉在电磁防护功能材料中的应用

利用化学还原方法获取超细镍粉 ,将其制备成电磁防护涂料 ,分别测试 30～ 1 0 0 0 MHz频段范围的屏蔽效能和 2～ 1 8GHz频段范围的吸波性能。结果显示 :在测试范围内 ,含量为80 %的超细镍粉涂料屏蔽性能为 - 2 0～ - 30 d B之间 ,含量为 85 %的超细镍粉涂料吸波性能为 0～ - 9d B之间。将 2 0 0目镍粉与超细镍粉以 4∶ 1的比例混合制成含量为 75 %的涂料 ,测试结果表明 :在 1 0 k Hz～ 1 GHz范围内 ,屏蔽效能可提高到 - 30～ - 40 d B之间。扫描电镜分析结果显示 :混和镍粉在涂料中的分散性较好 ,粒度较大的镍粉能起到一定的填充作用 ,而超细粉又形成了一定的链状结构 ,增加了导电通路 。

电磁兼容与电磁防护相关研究进展

从内涵和外延上看,电磁兼容与电磁防护是一个有机的整体,其研究重点都是电磁环境对设备或系统的作用机理、能量耦合途径等,目的都是为了保障设备或系统在预定电磁环境中的生存能力和运行能力。围绕电磁干扰源、电磁能量耦合途径和敏感对象这3个基本要素,重点从仿真建模、实验测试、防护措施等角度对国内外开展的相关研究工作进行了概述和分析,指出日益复杂的电磁环境、高度集成的电子设备及系统对电磁兼容与电磁防护研究提出了更高要求,即发展快速、准确、智能化的电磁干扰溯源技术,建立更大规模、更复杂系统在宽带范围内的电磁兼容预测模型,研究电磁能量主要耦合途径的分析确定方法和电磁环境效应的多物理场联合建模技术,推进电磁防护新技术、新材料、新器件的开发和工程化应用等已成为该领域的研究热点。

基于能量选择表面的电磁防护新方法

利用场致导电材料或压控导电结构的特性,设计能量选择表面,阐述了其能量低通的防护机理,给出了一种典型的设计方法,然后选用PIN二极管在印制电路板上制作了3块能量选择表面进行测试,实现了不同时刻的屏蔽和透波功能,验证了能量选择表面作为新型电磁防护方法的可行性和灵活性。

强电磁场环境中电磁防护的探讨

将生物细胞在强脉冲电流形成的电磁场环境中进行实验,观察了脉冲电磁场对细胞的影响,探讨了细胞生物效应和实验条件的相关关系。实验证明:强脉冲电流磁场对细胞有一定的抑制和杀伤作用。采用适当的电磁屏蔽措施,可以减少脉冲电磁场对细胞的影响,此研究工作的开展将为高电压电磁防护机理研究提供实验和理论依据。

电磁防护仿生研究的内容、基础与实现规划

阐述了电磁防护工作中仿生研究所需要涉及的基本概念内容,提出了此类防护研究中的生物-电子研究的实现基础、关键技术和总体构成,细化了基于动物神经系统电信号传导机制及抗扰机理研究的具体探索方向、设想和实现规划,并从工程角度介绍了实施策略,使得复杂电磁干扰环境下控制系统板卡、芯片级防护的仿生构想在技术上成为可能。

电磁防护仿生技术研究的进展与展望

为了从生物中汲取灵感,进而设计抗干扰能力强、可靠性高的电子系统,对近些年新兴的电磁防护仿生技术的发展脉络进行了详细总结。阐述了电磁防护仿生技术主要研究内容,并展示了现阶段电磁防护仿生研究已取得的成果。生物的神经系统是高度复杂的信息处理和控制系统,具有自组织和自适应的优良特性,同时也具有很高的容错能力。因此,结合神经信息处理方式、编码特点和集成电路实现,进一步探讨和分析了进行电磁防护仿生研究的新思路。

智能大楼布线系统的电磁防护问题

智能大楼已成为信息社会的重要支撑设施 ,必须考虑防护强微波 HPM辐射的破坏作用 ,在大楼建设阶段就要进行智能大楼布线系统电磁加固设计。分析了外界电磁波对智能大楼信息系统的有害影响 ,研究了垂直和水平布线上的感应电流并且推导了理论的和简化的设计公式 ,提出了智能大楼布线系统电磁加固的设计方法。

自适应智能电磁防护材料测试方法研究

目的在强电磁场环境下研究自适应智能电磁防护材料的相变特性。方法针对自适应智能电磁防护材料相变前后电导率的变化范围大、需要强场激励状况,考虑测试系统强场生成、大动态范围、测试精度以及相应的绝缘性和较高的安全性要求,采用电容充放电原理设计强场激励测试电路,搭建绝缘环境,确保操作的安全性和测试数据的可靠性。结果利用测试系统对现有商业化电阻器进行验证试验,得到的特性曲线与理论相一致。结论测试系统能够满足自适应智能电磁防护材料相变特性试验的需求,可获取有效且可靠的测试数据。

电磁防护纺织品的研究开发

简单综述了电磁辐射及其危害、电磁防护机理、电磁防护织物的种类及性能、国内外研究开发现状和电磁屏蔽效能测试等几个方面的问题。

生物鲁棒性对电磁防护仿生的借鉴

随着电气化和信息化技术的发展,各种电气和电子系统或设备混叠在同一空间使用的情况愈来愈多,并且电气和电子系统或设备正以前所未有的速度向高频、高速、高精度、高可靠性、高灵敏度、高密度(小型化、大规模集成化),大功率、小信号、复杂性等方向发展,使电磁兼容问题更加突出,对通信设备、计算机系统、军用装备、医疗设备等等的安全有效性构成了巨大的挑战。电磁防护仿生是解决电磁兼容问题的一个潜在方法。因此,综合评述电磁防护仿生现有技术和未来可以仿生的生物鲁棒性研究方向。在介绍生物鲁棒性的自然属性基础上,着重介绍生物鲁棒性反馈、简并和冗余、模块、演化或进化的结构机制,鲁棒性与脆弱性的权衡、稳定鲁棒性、品质鲁棒性等行为机制。分析结果表明借鉴生物鲁棒性设计电子或电气系统的电磁防护是一种电磁兼容设计途径,尤其是生物系统的遗传、进化、变异、突变的行为可以提示电子或电气系统的电磁防护设计应该是时变的、自适应的和权衡的。数学模型、网络理论、热力学理论,尤其是非平衡耗散结构理论是生物鲁棒性仿生研究的基本理论。未来的研究关注几个主题:1)仿生物鲁棒性的系统结构;2)系统的结构和参数的时变性;3)鲁棒性与脆弱性的权衡;4)系统稳态、鲁棒裕度、鲁棒度的电磁防护评价。