一种高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法技术

技术编号：44500000 阅读：0 留言：0更新日期：2025-03-04 18:08

本发明专利技术公开了一种高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，具体步骤包括：建立外部平面波照射下的电子设备模型；设置平面波强度，获得电子设备模型内腔的场强分布；根据电子设备模型内腔的场强分布，确定屏蔽电磁效应薄弱点；建立包括若干呈阵列排布的缝隙谐振贴片的能量选择表面结构；将所述能量选择表面结构设置在屏蔽电磁效应薄弱点所在的表面上，建立能量选择表面防护结构模型；将能量选择表面防护结构模型中屏蔽电磁效应薄弱点处场强与防护需求进行对比，判断能量选择表面结构是否满足防护需求。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电磁环境效应，具体涉及一种高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法。

技术介绍

1、高强辐射场(hirf)是指由雷达、无线电、导航、广播电台及其它来自地面、水面、空中的高功率发射机对外辐射电磁波形成的电磁环境。高强辐射场具有频率覆盖范围广、电场强度高、作用时间长等特点，会通过外部强电磁场与电子系统的耦合对飞机的电气和电子系统的正常运行产生危害，影响飞机飞行安全。

2、在高强辐射场防护方面可查询的有专利《一种用于航空机载设备的高强辐射场防护结构》，主要通过金属屏蔽和滤波的方式对hirf进行防护。

3、根据faa等国外权威机构在近几十年飞机研制过程中的分析，高强辐射场耦合到飞机电子系统的方式可概括为：1)在400mhz～18ghz频段，高强辐射场能量主要通过舱室开孔、缝隙等途径耦合；2)在1mhz～400mhz频段，飞机电子系统互联线束起到了天线作用，高强辐射场能量主要通过机内互联线束感应耦合；3)低于1mhz的hirf能量，一般以飞机表面电流到线缆束感应电流耦合为主。目前对于飞机内电子设备的高强辐射场防护，主要通过金属外壳屏蔽的方式，但是电磁波会通过孔缝耦合进入设备壳体内部，进而由于金属反射产生谐振效应，在某些频点会形成驻波，从而发生电磁谐振现象，在谐振频率处场强显著增大，降低电磁防护效能。因此，为了提高飞机设备对高强辐射场效应的防护能力，需要一种高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，用于实现设备对高强辐射场环境针对性高效防护的功能。

技术实现思路

<p>1、本专利技术的目的是提供一种高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，采用能量选择表面结构，利用电磁波孔缝耦合机理，通过对电子设备内腔谐振频点的计算，获取设备屏蔽效能薄弱点，并根据屏蔽效能薄弱点处的谐振频点设计对应的能量选择表面结构进行防护。

2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，具体步骤包括：

3、步骤1，建立外部平面波照射下的电子设备模型；

4、步骤2，设置平面波强度，获得电子设备模型内腔的场强分布；

5、步骤3，根据电子设备模型内腔的场强分布，确定屏蔽电磁效应薄弱点；

6、步骤4，建立包括若干呈阵列排布的缝隙谐振贴片的能量选择表面结构；

7、步骤5，将所述能量选择表面结构设置在屏蔽电磁效应薄弱点所在的表面上，建立能量选择表面防护结构模型；将能量选择表面防护结构模型中屏蔽电磁效应薄弱点处场强与防护需求进行对比，判断能量选择表面结构是否满足防护需求。

8、可选地，所述步骤4中，每个所述缝隙谐振贴片为正方形的金属薄片，包括一个或若干缝隙、与缝隙数量相同的二极管；每个所述缝隙均与缝隙谐振贴片的边缘平行，每个所述缝隙的中心位置处设有1个二极管；所述二极管的导电方向与所述缝隙的长度方向垂直。

9、可选地，当所述缝隙谐振贴片上存在若干缝隙时，若干所述缝隙以缝隙谐振贴片的中心点对称排布，相对称的两个缝隙的尺寸相同，且缝隙上的二极管设置方向也相同。

10、可选地，当电子设备模型存在多个谐振频点时，所述能量选择表面结构中的每个缝隙谐振贴片包含2个同轴排布的方环缝隙，分别为第一方环缝隙和第二方环缝隙，所述第一方环缝隙的尺寸大于第二方环缝隙的尺寸，且第一方环缝隙套设在第二方环缝隙的外侧；每个方环缝隙均由4个尺寸相同的缝隙和4个二极管构成，且每个方环缝隙中相互平行的2个缝隙的中间位置设置的二极管方向相同。

11、可选地，所述缝隙的长度l、宽度w之比大于1，所述缝隙的长度l为谐振频率对应的波长的1/2，可表示为：

12、

13、式中，f为屏蔽电磁效应薄弱点处的谐振频率，v为平面波的波速。

14、可选地，步骤5中，还包括：设置电子设备模型内腔中的场强阈值；

15、当屏蔽电磁效应薄弱点处的场强大于等于场强阈值时，则需返回步骤s4对能量选择表面结构进行调整，改变缝隙谐振贴片上的缝隙长度和二极管的工作频率，并重新计算该点场强；当该点场强小于场强阈值时，则表示所述能量选择表面结构满足防护需求。

16、可选地，步骤1中，所述电子设备模型包括：电子设备的金属外壳、电子设备表面的孔隙；所述电子设备模型的内部存在空腔，当电子设备模型处于平面波中时，平面波可以照射到电子设备模型上的孔隙，并通过孔隙照射到电子设备模型的空腔中。

17、可选地，步骤3中，还包括：所述屏蔽电磁效应薄弱点为电子设备模型的孔隙处的内腔，电子设备模型的孔隙处内腔的场强e”可表示为：

18、

19、式中，a为孔隙的半径，s为孔隙的面积，r为电子设备模型内腔的测试点到孔隙处的距离，e为平面波的场强，θ为平面波入射方向与电子设备模型高度方向的夹角，k为传输常数，j1为一阶贝塞尔函数，i、j为虚数单位。

20、可选地，所述步骤2，通过改变平面波的照射角度和平面波的频率对电子设备模型进行模拟仿真，获得不同照射角度和极化条件下的电子设备模型内腔的场强分布；其中，所述平面波的频率不超过18ghz。

21、可选地，所述平面波的频率范围为100mhz～6ghz。

22、相对于现有技术，本专利技术的技术方案至少具有如下有益效果：

23、本专利技术通过对电子设备进行简化建模，计算得到电子设备的屏蔽效能薄弱点，并通过构建能量选择表面结构建立能量选择表面防护结构模型，并对屏蔽效能薄弱点处的场强进行比较，判断能量选择表面结构是否能够满足电子设备的防护需求；并通过改变能量选择表面结构中缝隙长度、二极管的工作频率，实现对能量选择表面结构的自动调整，使本专利技术所述方法中最终得到的能量选择表面结构满足电子设备的防护需求。本专利技术所述的方法可根据电子设备防护需求自行调整所需的能量选择表面结构，可针对不同的防护需求进行设计，达到更好的防护效果，且设计能量选择表面结构的过程更加便捷。

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【技术保护点】

1.一种高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，其特征在于，具体步骤包括：

2.根据权利要求1所述的高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，其特征在于，所述步骤4中，每个所述缝隙谐振贴片为正方形的金属薄片，包括一个或若干缝隙、与缝隙数量相同的二极管；每个所述缝隙均与缝隙谐振贴片的边缘平行，每个所述缝隙的中心位置处设有1个二极管；所述二极管的导电方向与所述缝隙的长度方向垂直。

3.根据权利要求2所述的高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，其特征在于，当所述缝隙谐振贴片上存在若干缝隙时，若干所述缝隙以缝隙谐振贴片的中心点对称排布，相对称的两个缝隙的尺寸相同，且缝隙上的二极管设置方向也相同。

4.根据权利要求2所述的高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，其特征在于，当电子设备模型存在多个谐振频点时，所述能量选择表面结构中的每个缝隙谐振贴片包含2个同轴排布的方环缝隙，分别为第一方环缝隙和第二方环缝隙，所述第一方环缝隙的尺寸大于第二方环缝隙的尺寸，且第一方环缝隙套设在第二方环缝隙的外侧；每个方环缝隙均由4个尺寸相同的缝隙和4个二极管构成，且每个方环缝

5.根据权利要求4所述的高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，其特征在于，所述缝隙的长度L、宽度w之比大于1，所述缝隙的长度L为谐振频率对应的波长的1/2，可表示为：

6.根据权利要求5所述的高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，其特征在于，步骤5中，还包括：设置电子设备模型内腔中的场强阈值；

7.根据权利要求1所述的高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，其特征在于，步骤1中，所述电子设备模型包括：电子设备的金属外壳、电子设备表面的孔隙；所述电子设备模型的内部存在空腔，当电子设备模型处于平面波中时，平面波可以照射到电子设备模型上的孔隙，并通过孔隙照射到电子设备模型的空腔中。

8.根据权利要求7所述的高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，其特征在于，步骤3中，还包括：所述屏蔽电磁效应薄弱点为电子设备模型的孔隙处的内腔，电子设备模型的孔隙处内腔的场强E”可表示为：

9.根据权利要求1所述的高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，其特征在于，所述步骤2，通过改变平面波的照射角度和平面波的频率对电子设备模型进行模拟仿真，获得不同照射角度和极化条件下的电子设备模型内腔的场强分布；其中，所述平面波的频率不超过18GHz。

10.根据权利要求9所述的高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，其特征在于，所述平面波的频率范围为100MHz～6GHz。

...

【技术特征摘要】

1.一种高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，其特征在于，具体步骤包括：

5.根据权利要求4所述的高强辐射场中设备自适应电磁辐射抑制方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海呈，石国昌，陈亚南，张元，廖意，陈兆炜，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：

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