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一種高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法技術(shù)

技術(shù)編號(hào)：44500000 閱讀：5 留言：0更新日期：2025-03-04 18:08

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，具體步驟包括：建立外部平面波照射下的電子設(shè)備模型；設(shè)置平面波強(qiáng)度，獲得電子設(shè)備模型內(nèi)腔的場(chǎng)強(qiáng)分布；根據(jù)電子設(shè)備模型內(nèi)腔的場(chǎng)強(qiáng)分布，確定屏蔽電磁效應(yīng)薄弱點(diǎn)；建立包括若干呈陣列排布的縫隙諧振貼片的能量選擇表面結(jié)構(gòu)；將所述能量選擇表面結(jié)構(gòu)設(shè)置在屏蔽電磁效應(yīng)薄弱點(diǎn)所在的表面上，建立能量選擇表面防護(hù)結(jié)構(gòu)模型；將能量選擇表面防護(hù)結(jié)構(gòu)模型中屏蔽電磁效應(yīng)薄弱點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)與防護(hù)需求進(jìn)行對(duì)比，判斷能量選擇表面結(jié)構(gòu)是否滿足防護(hù)需求。

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【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及電磁環(huán)境效應(yīng)，具體涉及一種高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法。

技術(shù)介紹

1、高強(qiáng)輻射場(chǎng)(hirf)是指由雷達(dá)、無(wú)線電、導(dǎo)航、廣播電臺(tái)及其它來(lái)自地面、水面、空中的高功率發(fā)射機(jī)對(duì)外輻射電磁波形成的電磁環(huán)境。高強(qiáng)輻射場(chǎng)具有頻率覆蓋范圍廣、電場(chǎng)強(qiáng)度高、作用時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，會(huì)通過(guò)外部強(qiáng)電磁場(chǎng)與電子系統(tǒng)的耦合對(duì)飛機(jī)的電氣和電子系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生危害，影響飛機(jī)飛行安全。

2、在高強(qiáng)輻射場(chǎng)防護(hù)方面可查詢的有專(zhuān)利《一種用于航空機(jī)載設(shè)備的高強(qiáng)輻射場(chǎng)防護(hù)結(jié)構(gòu)》，主要通過(guò)金屬屏蔽和濾波的方式對(duì)hirf進(jìn)行防護(hù)。

3、根據(jù)faa等國(guó)外權(quán)威機(jī)構(gòu)在近幾十年飛機(jī)研制過(guò)程中的分析，高強(qiáng)輻射場(chǎng)耦合到飛機(jī)電子系統(tǒng)的方式可概括為：1)在400mhz～18ghz頻段，高強(qiáng)輻射場(chǎng)能量主要通過(guò)艙室開(kāi)孔、縫隙等途徑耦合；2)在1mhz～400mhz頻段，飛機(jī)電子系統(tǒng)互聯(lián)線束起到了天線作用，高強(qiáng)輻射場(chǎng)能量主要通過(guò)機(jī)內(nèi)互聯(lián)線束感應(yīng)耦合；3)低于1mhz的hirf能量，一般以飛機(jī)表面電流到線纜束感應(yīng)電流耦合為主。目前對(duì)于飛機(jī)內(nèi)電子設(shè)備的高強(qiáng)輻射場(chǎng)防護(hù)，主要通過(guò)金屬外殼屏蔽的方式，但是電磁波會(huì)通過(guò)孔縫耦合進(jìn)入設(shè)備殼體內(nèi)部，進(jìn)而由于金屬反射產(chǎn)生諧振效應(yīng)，在某些頻點(diǎn)會(huì)形成駐波，從而發(fā)生電磁諧振現(xiàn)象，在諧振頻率處場(chǎng)強(qiáng)顯著增大，降低電磁防護(hù)效能。因此，為了提高飛機(jī)設(shè)備對(duì)高強(qiáng)輻射場(chǎng)效應(yīng)的防護(hù)能力，需要一種高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備對(duì)高強(qiáng)輻射場(chǎng)環(huán)境針對(duì)性高效防護(hù)的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

<p>1、本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，采用能量選擇表面結(jié)構(gòu)，利用電磁波孔縫耦合機(jī)理，通過(guò)對(duì)電子設(shè)備內(nèi)腔諧振頻點(diǎn)的計(jì)算，獲取設(shè)備屏蔽效能薄弱點(diǎn)，并根據(jù)屏蔽效能薄弱點(diǎn)處的諧振頻點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的能量選擇表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)。

2、為了達(dá)到上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，具體步驟包括：

3、步驟1，建立外部平面波照射下的電子設(shè)備模型；

4、步驟2，設(shè)置平面波強(qiáng)度，獲得電子設(shè)備模型內(nèi)腔的場(chǎng)強(qiáng)分布；

5、步驟3，根據(jù)電子設(shè)備模型內(nèi)腔的場(chǎng)強(qiáng)分布，確定屏蔽電磁效應(yīng)薄弱點(diǎn)；

6、步驟4，建立包括若干呈陣列排布的縫隙諧振貼片的能量選擇表面結(jié)構(gòu)；

7、步驟5，將所述能量選擇表面結(jié)構(gòu)設(shè)置在屏蔽電磁效應(yīng)薄弱點(diǎn)所在的表面上，建立能量選擇表面防護(hù)結(jié)構(gòu)模型；將能量選擇表面防護(hù)結(jié)構(gòu)模型中屏蔽電磁效應(yīng)薄弱點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)與防護(hù)需求進(jìn)行對(duì)比，判斷能量選擇表面結(jié)構(gòu)是否滿足防護(hù)需求。

8、可選地，所述步驟4中，每個(gè)所述縫隙諧振貼片為正方形的金屬薄片，包括一個(gè)或若干縫隙、與縫隙數(shù)量相同的二極管；每個(gè)所述縫隙均與縫隙諧振貼片的邊緣平行，每個(gè)所述縫隙的中心位置處設(shè)有1個(gè)二極管；所述二極管的導(dǎo)電方向與所述縫隙的長(zhǎng)度方向垂直。

9、可選地，當(dāng)所述縫隙諧振貼片上存在若干縫隙時(shí)，若干所述縫隙以縫隙諧振貼片的中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)排布，相對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)縫隙的尺寸相同，且縫隙上的二極管設(shè)置方向也相同。

10、可選地，當(dāng)電子設(shè)備模型存在多個(gè)諧振頻點(diǎn)時(shí)，所述能量選擇表面結(jié)構(gòu)中的每個(gè)縫隙諧振貼片包含2個(gè)同軸排布的方環(huán)縫隙，分別為第一方環(huán)縫隙和第二方環(huán)縫隙，所述第一方環(huán)縫隙的尺寸大于第二方環(huán)縫隙的尺寸，且第一方環(huán)縫隙套設(shè)在第二方環(huán)縫隙的外側(cè)；每個(gè)方環(huán)縫隙均由4個(gè)尺寸相同的縫隙和4個(gè)二極管構(gòu)成，且每個(gè)方環(huán)縫隙中相互平行的2個(gè)縫隙的中間位置設(shè)置的二極管方向相同。

11、可選地，所述縫隙的長(zhǎng)度l、寬度w之比大于1，所述縫隙的長(zhǎng)度l為諧振頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的1/2，可表示為：

12、

13、式中，f為屏蔽電磁效應(yīng)薄弱點(diǎn)處的諧振頻率，v為平面波的波速。

14、可選地，步驟5中，還包括：設(shè)置電子設(shè)備模型內(nèi)腔中的場(chǎng)強(qiáng)閾值；

15、當(dāng)屏蔽電磁效應(yīng)薄弱點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大于等于場(chǎng)強(qiáng)閾值時(shí)，則需返回步驟s4對(duì)能量選擇表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，改變縫隙諧振貼片上的縫隙長(zhǎng)度和二極管的工作頻率，并重新計(jì)算該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)；當(dāng)該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于場(chǎng)強(qiáng)閾值時(shí)，則表示所述能量選擇表面結(jié)構(gòu)滿足防護(hù)需求。

16、可選地，步驟1中，所述電子設(shè)備模型包括：電子設(shè)備的金屬外殼、電子設(shè)備表面的孔隙；所述電子設(shè)備模型的內(nèi)部存在空腔，當(dāng)電子設(shè)備模型處于平面波中時(shí)，平面波可以照射到電子設(shè)備模型上的孔隙，并通過(guò)孔隙照射到電子設(shè)備模型的空腔中。

17、可選地，步驟3中，還包括：所述屏蔽電磁效應(yīng)薄弱點(diǎn)為電子設(shè)備模型的孔隙處的內(nèi)腔，電子設(shè)備模型的孔隙處內(nèi)腔的場(chǎng)強(qiáng)e”可表示為：

18、

19、式中，a為孔隙的半徑，s為孔隙的面積，r為電子設(shè)備模型內(nèi)腔的測(cè)試點(diǎn)到孔隙處的距離，e為平面波的場(chǎng)強(qiáng)，θ為平面波入射方向與電子設(shè)備模型高度方向的夾角，k為傳輸常數(shù)，j1為一階貝塞爾函數(shù)，i、j為虛數(shù)單位。

20、可選地，所述步驟2，通過(guò)改變平面波的照射角度和平面波的頻率對(duì)電子設(shè)備模型進(jìn)行模擬仿真，獲得不同照射角度和極化條件下的電子設(shè)備模型內(nèi)腔的場(chǎng)強(qiáng)分布；其中，所述平面波的頻率不超過(guò)18ghz。

21、可選地，所述平面波的頻率范圍為100mhz～6ghz。

22、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案至少具有如下有益效果：

23、本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)化建模，計(jì)算得到電子設(shè)備的屏蔽效能薄弱點(diǎn)，并通過(guò)構(gòu)建能量選擇表面結(jié)構(gòu)建立能量選擇表面防護(hù)結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)屏蔽效能薄弱點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行比較，判斷能量選擇表面結(jié)構(gòu)是否能夠滿足電子設(shè)備的防護(hù)需求；并通過(guò)改變能量選擇表面結(jié)構(gòu)中縫隙長(zhǎng)度、二極管的工作頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)能量選擇表面結(jié)構(gòu)的自動(dòng)調(diào)整，使本專(zhuān)利技術(shù)所述方法中最終得到的能量選擇表面結(jié)構(gòu)滿足電子設(shè)備的防護(hù)需求。本專(zhuān)利技術(shù)所述的方法可根據(jù)電子設(shè)備防護(hù)需求自行調(diào)整所需的能量選擇表面結(jié)構(gòu)，可針對(duì)不同的防護(hù)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到更好的防護(hù)效果，且設(shè)計(jì)能量選擇表面結(jié)構(gòu)的過(guò)程更加便捷。

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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

1.一種高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，其特征在于，具體步驟包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，其特征在于，所述步驟4中，每個(gè)所述縫隙諧振貼片為正方形的金屬薄片，包括一個(gè)或若干縫隙、與縫隙數(shù)量相同的二極管；每個(gè)所述縫隙均與縫隙諧振貼片的邊緣平行，每個(gè)所述縫隙的中心位置處設(shè)有1個(gè)二極管；所述二極管的導(dǎo)電方向與所述縫隙的長(zhǎng)度方向垂直。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，其特征在于，當(dāng)所述縫隙諧振貼片上存在若干縫隙時(shí)，若干所述縫隙以縫隙諧振貼片的中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)排布，相對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)縫隙的尺寸相同，且縫隙上的二極管設(shè)置方向也相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，其特征在于，當(dāng)電子設(shè)備模型存在多個(gè)諧振頻點(diǎn)時(shí)，所述能量選擇表面結(jié)構(gòu)中的每個(gè)縫隙諧振貼片包含2個(gè)同軸排布的方環(huán)縫隙，分別為第一方環(huán)縫隙和第二方環(huán)縫隙，所述第一方環(huán)縫隙的尺寸大于第二方環(huán)縫隙的尺寸，且第一方環(huán)縫隙套設(shè)在第二方環(huán)縫隙的外側(cè)；每個(gè)方環(huán)縫隙均由4個(gè)尺寸相同的縫隙和4個(gè)二極管構(gòu)成，且每個(gè)方環(huán)縫

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，其特征在于，所述縫隙的長(zhǎng)度L、寬度w之比大于1，所述縫隙的長(zhǎng)度L為諧振頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的1/2，可表示為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，其特征在于，步驟5中，還包括：設(shè)置電子設(shè)備模型內(nèi)腔中的場(chǎng)強(qiáng)閾值；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，其特征在于，步驟1中，所述電子設(shè)備模型包括：電子設(shè)備的金屬外殼、電子設(shè)備表面的孔隙；所述電子設(shè)備模型的內(nèi)部存在空腔，當(dāng)電子設(shè)備模型處于平面波中時(shí)，平面波可以照射到電子設(shè)備模型上的孔隙，并通過(guò)孔隙照射到電子設(shè)備模型的空腔中。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，其特征在于，步驟3中，還包括：所述屏蔽電磁效應(yīng)薄弱點(diǎn)為電子設(shè)備模型的孔隙處的內(nèi)腔，電子設(shè)備模型的孔隙處內(nèi)腔的場(chǎng)強(qiáng)E”可表示為：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，其特征在于，所述步驟2，通過(guò)改變平面波的照射角度和平面波的頻率對(duì)電子設(shè)備模型進(jìn)行模擬仿真，獲得不同照射角度和極化條件下的電子設(shè)備模型內(nèi)腔的場(chǎng)強(qiáng)分布；其中，所述平面波的頻率不超過(guò)18GHz。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，其特征在于，所述平面波的頻率范圍為100MHz～6GHz。

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【技術(shù)特征摘要】

1.一種高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，其特征在于，具體步驟包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)輻射場(chǎng)中設(shè)備自適應(yīng)電磁輻射抑制方法，其特征在于，所...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張海呈，石國(guó)昌，陳亞南，張?jiān)?/a>，廖意，陳兆煒，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：上海無(wú)線電設(shè)備研究所，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：

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