材料電磁脈沖屏蔽效能的理論研究

皮錦軒

（成都七中萬達(dá)學(xué)校 四川成都 610036）

材料電磁脈沖屏蔽效能的理論研究

皮錦軒

（成都七中萬達(dá)學(xué)校 四川成都 610036）

電磁脈沖屬于瞬變電磁現(xiàn)象，有著寬頻帶、大范圍、瞬時(shí)性的特點(diǎn)，可以通過孔縫和天線對各類電子設(shè)備產(chǎn)生影響，電磁脈沖屬于電磁環(huán)境的有機(jī)組成，其內(nèi)容非常多樣。在微電子器件的推廣下，電子設(shè)備對于電磁脈沖敏感性日益增強(qiáng)，影響了電子設(shè)備的使用壽命。本文主要針對材料電磁脈沖屏蔽效能相關(guān)理論進(jìn)行分析。

材料電磁脈沖；屏蔽效能；理論研究

1 引言

電磁脈沖屬于一種瞬間變化的電磁現(xiàn)象，其自身具有瞬時(shí)性、寬頻帶、高場強(qiáng)和作用范圍大等特性，電磁脈沖可以通過天線、孔縫和電纜等耦合渠道對電子儀器產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。電磁脈沖作為電磁環(huán)境關(guān)鍵部分，通常是以時(shí)域進(jìn)行闡述的。電磁脈沖主要包含了雷電電磁脈沖、核電電磁脈沖、高功率微波和有意電磁干擾等。近些年以來微電子器件得到了快速的發(fā)展，使其廣泛的應(yīng)用于各領(lǐng)域中，但是這些電子設(shè)備具有較強(qiáng)的電磁脈沖敏感性，易受到電磁脈沖的損害，所以利用電磁脈沖屏蔽技術(shù)成為了保護(hù)元器件的重要措施。所謂電磁脈沖屏蔽就是采用屏蔽體來阻擋或消弱電磁能量在傳送過程中產(chǎn)生的電磁干擾。通過屏蔽技術(shù)不僅可以減少電磁干擾波對外的擴(kuò)散，同時(shí)也使電子電氣產(chǎn)品減免所受到的外界電磁波的影響。其中屏蔽體的效果通常是受該屏蔽體對電磁場強(qiáng)度削弱程度所決定。

當(dāng)今隨著電器產(chǎn)品的大量應(yīng)用，人們常處于電磁環(huán)境中，再加上電磁脈沖場能夠在納秒或亞納秒級的上升沿和極高峰值的特性。當(dāng)前如果只是單純的依靠屏蔽體進(jìn)行電磁波干擾，已經(jīng)不能達(dá)到人們屏蔽電磁感染的需求。所以，屏蔽材料在電磁脈沖作用下屏蔽效能也就顯得尤為重要，人們對于屏蔽材料的屏蔽能力的研究越來越重視。

2 材料電磁脈沖屏蔽效能的相關(guān)理論

2.1 國外理論

在國際上科研工作者們將電磁脈沖界定為具有瞬態(tài)高功率特性的電磁現(xiàn)象。并于1996年國際電工委員專門設(shè)立了研究瞬態(tài)高功率電磁現(xiàn)象的技術(shù)委員會(huì)，其主要目的就是對瞬態(tài)高功率電磁現(xiàn)象進(jìn)行研究并制定相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)。在2008年召開的歐洲電磁會(huì)議上，將雷達(dá)輻射場也鑒定為瞬態(tài)高功率電磁脈沖。美國指出，電磁屏蔽材料所要屏蔽的電磁脈沖場不僅包含雙指數(shù)波形的單次脈沖和脈沖串，同時(shí)也將雷達(dá)等經(jīng)過斬波的微波納入到電磁場中。針對電磁脈沖的屏蔽材料屏蔽效能的研究，國外開展的比較早。美國國家標(biāo)準(zhǔn)局材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)針對平板型復(fù)合屏蔽材料屏蔽效能的測量早已經(jīng)開始研究，經(jīng)過一系列的科學(xué)研究，依據(jù)相關(guān)的理論分析形成了比較成熟的測量方法，其中主要包括近場法和遠(yuǎn)場法兩類。所謂的近場法就是屏蔽材料對電磁波近場屏蔽效能的測量。近場法主要包含了ASTM-ES-7雙盒測試裝置和MIL-STD-285法。而遠(yuǎn)場法主要研究的是屏蔽材料在電磁波遠(yuǎn)場平面波中屏蔽效能的測量。遠(yuǎn)場法主要包括了ASTM-ES7-83同軸傳輸線法和法蘭同軸法。

當(dāng)前國外屏蔽效能測試的方法多使用傳統(tǒng)的測試方式，只是將眾多的參考因素加入到測試方法中以便于更加全面的考慮問題。而對屏蔽材料的研究多集中在新型材料如泡沫金屬、多層或復(fù)合材料等具有良好屏蔽效能材料的研究上，但是測試方法原理還是采用傳統(tǒng)的同軸法，并未進(jìn)行太多的創(chuàng)新。

2.2 國內(nèi)理論

當(dāng)前我國的材料電磁屏蔽效能測量主要以國軍標(biāo)GJB6190-2008規(guī)定的方法為主，該標(biāo)準(zhǔn)主要對金屬網(wǎng)、導(dǎo)電玻璃、電磁屏蔽涂料、抗電磁輻射織物、導(dǎo)電薄膜、導(dǎo)電橡膠板等電磁屏蔽材料的連續(xù)波電磁屏蔽效能進(jìn)行測量，多采用窗口法和法蘭同軸法進(jìn)行頻域測量。但是只是通過對屏蔽體的頻域屏蔽效能進(jìn)行測量還不能完全針對電磁脈沖屏蔽效果得出結(jié)論，需要對當(dāng)前屏蔽理論和方式進(jìn)行深入的研究，從而制定更加全面準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)，有效的解決當(dāng)前電磁脈沖屏蔽材料研發(fā)所遇到的難題。我國針對電磁脈沖屏蔽效能的研究主要集中在直接測試法和波形重建法。所謂的直接測試法就是在相同的激勵(lì)信號下，對有無屏蔽材料時(shí)電磁脈沖的峰值場強(qiáng)進(jìn)行直接的測量，從而得到屏蔽材料的屏蔽效能。而波形重建法就是依照頻域幅度譜數(shù)據(jù)對脈沖波形進(jìn)行重建，取得屏蔽材料在電磁脈沖作用下的屏蔽效能。

之所以要采取電磁防護(hù)的措施，就是為了減少強(qiáng)電磁場的破壞作用，不同類型的敏感器，對于峰值電壓的敏感程度不同，在具體的應(yīng)用過程中，需要根據(jù)屏蔽期間敏感性來決定采用何種屏蔽方式，這樣才能夠達(dá)到最佳的屏蔽效果。

3 理論研究方向

隨著電磁環(huán)境的日漸惡化，材料電磁脈沖的屏蔽效能研究必會(huì)成為今后研究的熱點(diǎn)，屏蔽材料屏蔽效能的研究對提升敏感器件的防輻射能力具有深遠(yuǎn)的影響。所以今后電磁防護(hù)研究的主要方向就是有效的減少或者阻止強(qiáng)電磁場對電子裝備內(nèi)電磁敏感單元器件的破壞。因?yàn)樵陔娮釉O(shè)備內(nèi)的敏感器件有的可能對峰值電壓敏感，對能量不會(huì)產(chǎn)生較大的敏感反應(yīng)；而有的器件對能量較敏感，對峰值電壓不會(huì)產(chǎn)生較大的敏感反應(yīng)。所以在實(shí)際的使用中，是依照峰值電壓還是能量進(jìn)行屏蔽效能是今后對材料電磁脈沖效能的主要研究方向。

4 結(jié)語

在電子產(chǎn)品數(shù)量的增加下，人們生活周圍的電磁環(huán)境越來越惡劣，屏蔽材料的研究也將會(huì)成為今后的一個(gè)重點(diǎn)，研究該種材料對于提升敏感器件的防輻射能力有著積極的意義。目前，我國屏蔽材料的研究已經(jīng)取得初步的進(jìn)展，對于改善電磁輻射環(huán)境起到了積極的作用。

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2016-9-30