（63891部隊(duì) 洛陽 471003）

1 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)裝載電子作戰(zhàn)功能設(shè)備的方艙提出了電磁屏蔽要求。高性能電磁屏蔽方艙可以對(duì)所承載的各種電子設(shè)備和操作人員提供有效的電磁防護(hù)，已成為保障武器裝備的戰(zhàn)斗力和生存能力的重要手段。

微波技術(shù)的發(fā)展以及電子偵察、電子對(duì)抗等技術(shù)水平的不斷提高，對(duì)方艙艙體的電磁屏蔽性能要求也越來越高。在電磁屏蔽方艙的設(shè)計(jì)中，由于方艙的主體結(jié)構(gòu)以及裝配等限制原因，艙門的設(shè)計(jì)難度最大，同樣也是最為關(guān)鍵的屏蔽部件［1］。兼顧屏蔽門表面防護(hù)和方艙移動(dòng)性的要求，方艙艙門從選材到設(shè)計(jì)都應(yīng)該從屏蔽效能角度予以考慮。

2 屏蔽原理和屏蔽效能

2．1 電磁屏蔽

電磁屏蔽是利用金屬屏蔽體屏蔽外部環(huán)境的電磁能量對(duì)內(nèi)部設(shè)備的輻射，同時(shí)也屏蔽內(nèi)部設(shè)備產(chǎn)生的電磁能量向外部環(huán)境的泄露［2］。方艙的屏蔽設(shè)計(jì)中，主要是控制輻射傳播。

電磁屏蔽一般分為兩種類型：一類是靜電屏蔽，主要用于防止靜電場(chǎng)和恒定磁場(chǎng)的影響；另一類是非靜電屏蔽，主要用于防止交變的電場(chǎng)、磁場(chǎng)及電磁場(chǎng)的影響。方艙艙體的電磁屏蔽屬于后一種類型。

電場(chǎng)屏蔽的實(shí)質(zhì)是用接地良好的金屬屏蔽體將干擾源或者被試設(shè)備“包封”起來，從而阻斷干擾源到敏感設(shè)備之間的電場(chǎng)傳播路徑［3］。根據(jù)這一原理，進(jìn)行電場(chǎng)屏蔽設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1）屏蔽方艙艙體的材料盡量選用良導(dǎo)體，如銅、鋁、銀等材料；

2）屏蔽方艙艙體必須接地良好；

3）屏蔽體盡量減少開孔數(shù)量和減小開孔面積。

磁場(chǎng)屏蔽有低頻磁屏蔽和高頻磁屏蔽之分。

低頻磁屏蔽是利用高導(dǎo)磁的材料（如鐵、鎳鐵合金等）構(gòu)成磁力線的低磁阻通路，均勻磁場(chǎng)的磁力線大部分沿屏蔽體通過，穿入屏蔽體內(nèi)腔的磁力線很少。屏蔽體的磁導(dǎo)率越高，屏蔽材料越厚，屏蔽性能越高。

高頻磁屏蔽是利用屏蔽體的渦流作用來進(jìn)行屏蔽。渦流作用是當(dāng)交變電磁場(chǎng)通過金屬表面或有金屬材料所包圍的孔洞時(shí)，金屬材料會(huì)因感應(yīng)電勢(shì)形成渦流，該渦流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與原來的磁場(chǎng)的方向相反，即渦流的磁場(chǎng)可以抵消部分原磁場(chǎng)，從而起到屏蔽作用。金屬材料的導(dǎo)電率愈高，產(chǎn)生的渦流越大，屏蔽性能越好。

根據(jù)以上磁場(chǎng)磁屏蔽原理，在方艙艙體屏蔽設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)處理好以下幾個(gè)問題：

1）低頻磁場(chǎng)屏蔽要使用鋼板這樣導(dǎo)磁率高的材料，并且要達(dá)到一定厚度；

2）高頻時(shí)鐵磁材料的磁導(dǎo)率降低，渦流效應(yīng)是屏蔽的關(guān)鍵。因此選用如銅、鋁等高導(dǎo)電率的材料較合適；

3）屏蔽磁場(chǎng)盡量使用整體構(gòu)件，如果需要連接，盡量采用連續(xù)焊接的辦法。

電磁屏蔽室用屏蔽體阻止電磁場(chǎng)在空間傳播的一種措施，電磁場(chǎng)在通過金屬或?qū)﹄姶艌?chǎng)有衰減作用的阻擋層時(shí)，受到一定程度的衰減，即產(chǎn)生作用。

2．2 屏蔽效能計(jì)算

屏蔽體的屏蔽效果是由該屏蔽體對(duì)電磁場(chǎng)強(qiáng)度削弱的程度來決定，通常用電磁屏蔽效能來衡量。屏蔽效能的定義：在電磁場(chǎng)中同一點(diǎn)無屏蔽存在時(shí)的電磁場(chǎng)強(qiáng)度與加入屏蔽后的電磁場(chǎng)強(qiáng)度之比，用SE表示，根據(jù)電磁波屏蔽的物理過程，屏蔽作用主要有三個(gè)方面的機(jī)理［4］：一是由于入射波在金屬表面的反射，因?yàn)榻饘俚膶?dǎo)電率比較大，因此反射將會(huì)很大，也就是入射波的很大一部分能量被反射了回來，這部分損耗稱為反射損耗；二是少量的透射波在進(jìn)入金屬體內(nèi)部后由于傳輸損耗很大，也將很快被衰減掉，這部分損耗稱為吸收損耗；三是電磁波在金屬內(nèi)部多次反射引起的多次反射損耗。如圖1所示。

圖1 屏蔽效能計(jì)算示意圖

所以，屏蔽效能應(yīng)為反射損耗（R）、吸收損耗（A）與多次反射修正系數(shù)（B）之和，即：

其中，多次反射修正項(xiàng)與吸收損耗有關(guān)，當(dāng)吸收損耗大于10dB時(shí)，多次反射修正項(xiàng)可忽略。

吸收損耗A（dB）：A＝0．131t

反射損耗R（dB）：

當(dāng)r?時(shí)，近區(qū)若為電場(chǎng)：Re＝322-10lg

多次反射修正項(xiàng)與吸收損耗有關(guān)，屏蔽方艙的吸收損耗大于10dB，因此，方艙屏蔽效能的計(jì)算忽略多次反射修正項(xiàng)。

雙層屏蔽板屏蔽效能：

一般來說，雙層屏蔽結(jié)構(gòu)的屏蔽效能小于兩個(gè)單層金屬板的屏蔽效能總和［5］。

3 屏蔽艙門設(shè)計(jì)與測(cè)試

3．1 艙門的設(shè)計(jì)要素

艙門是方艙艙體電磁泄漏的主要途徑，艙門性能的高低對(duì)整個(gè)艙體的屏蔽效能的優(yōu)劣舉足輕重［6］。在設(shè)計(jì)和制作中，要考慮影響屏蔽效能的因素［7］。

1）選材和鍍層處理

屏蔽艙門材料的選擇除考慮2．1中電磁屏蔽理論分析因素外，還要兼顧制作工藝和成本使用的限制，通常選用高磁導(dǎo)率的鋼和高電導(dǎo)率的銅和鋁都能實(shí)現(xiàn)較好的屏蔽［8］。針對(duì)艙門位置同樣有較高的電磁屏蔽要求，需采用涂覆手段。本例中方艙艙門采用雙刀指簧屏蔽門，門刀和門框均采用鋼板折彎拼焊成型，再對(duì)整體鍍銅處理。

2）簧片

對(duì)于屏蔽艙門縫隙的處理，簧片是艙門電磁屏蔽設(shè)計(jì)中最為重要的一個(gè)關(guān)鍵要素。簧片的材料，表面質(zhì)量，硬度，壓縮量以及和門體的聯(lián)接形式都會(huì)給門的屏蔽效能帶來較大影響。本例中采用鈹青銅簧片制成的雙層指形簧片結(jié)構(gòu)，簧片的懸臂部分實(shí)現(xiàn)彈性形變，簧片與其相配合的金屬構(gòu)件表面有一定接觸壓力，利用鈹青銅簧片的高彈性性能，消除門框和門之間的縫隙，達(dá)到良好的電接觸，從而實(shí)現(xiàn)高性能的電磁屏蔽性能?；善钠帘涡苋绫?所示。

表1 簧片屏蔽效能

3．2 屏蔽效能測(cè)試

3．2．1 測(cè)試頻點(diǎn)的選擇

根據(jù)GJB6785-2009《軍用電子設(shè)備方艙屏蔽效能測(cè)試方法》中規(guī)定，選取屏蔽效能測(cè)試頻點(diǎn)如下：

低頻段（9kHz～20MHz）：100kHz，200kHz，15MHz

高頻頻段（300MHz～18GHz）：450MHz，

900MHz，3GHz，6GHz，10GHz，18GHz

3．2．2 測(cè)試設(shè)備及方法

根據(jù)測(cè)試頻點(diǎn)選擇測(cè)試設(shè)備如表2所示。屏蔽效能測(cè)試布局如圖2所示，測(cè)試時(shí)天線的測(cè)試布局要求如表3所示。

表2 不同頻率范圍所用的測(cè)試設(shè)備

表3 天線測(cè)試距離

3．2．3 屏蔽效能結(jié)果和對(duì)比

將本次艙門屏蔽效能的測(cè)試結(jié)果與文獻(xiàn)［9］中的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。為便于對(duì)比，將兩組數(shù)據(jù)繪制圖3，從圖3的對(duì)比中可以清楚地看到，雖然由于測(cè)試設(shè)備的原因，選擇的測(cè)試頻點(diǎn)不盡相同，但相近頻點(diǎn)處的屏蔽效能明顯高于文獻(xiàn)［9］中的測(cè)試結(jié)果。說明本文中的屏蔽方艙艙門的設(shè)計(jì)思路是正確的，采取的措施效果也較為明顯，尤其是目前方艙屏蔽工作中的難點(diǎn)—低頻處屏蔽效能較好，均比文獻(xiàn)中的屏蔽效能高4dB～6個(gè)dB，達(dá)到國軍標(biāo)中規(guī)定的一類方艙規(guī)定。

圖2 屏蔽效能測(cè)試示意圖

圖3 屏蔽效能對(duì)比圖

4 結(jié)語

方艙艙體電磁屏蔽是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，而艙門是方艙最大的開口，門與門框之間形成的縫隙，是電磁波泄漏的重要途徑［10］，因此，解決好門的電磁屏蔽對(duì)艙體是非常重要的。本文介紹了方艙艙門的屏蔽設(shè)計(jì)和制作，經(jīng)過檢測(cè)和實(shí)踐驗(yàn)證具有良好效果，對(duì)今后方艙電磁屏蔽設(shè)計(jì)起到很好的借鑒作用。

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