皮錦軒

（成都七中萬(wàn)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(wàn)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(guò)孔縫和天線對(duì)各類(lèi)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(duì)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(duì)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(chǎng)強(qiáng)和作用范圍大等特性，電磁脈沖可以通過(guò)天線、孔縫和電纜等耦合渠道對(duì)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(lái)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(lái)阻擋或消弱電磁能量在傳送過(guò)程中產(chǎn)生的電磁干擾。通過(guò)屏蔽技術(shù)不僅可以減少電磁干擾波對(duì)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(duì)電磁場(chǎng)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(chǎng)能夠在納秒或亞納秒級(jí)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(duì)于屏蔽材料的屏蔽能力的研究越來(lái)越重視。

2 材料電磁脈沖屏蔽效能的相關(guān)理論

2.1 國(guó)外理論

在國(guó)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(guó)際電工委員專(zhuān)門(mén)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(duì)瞬態(tài)高功率電磁現(xiàn)象進(jìn)行研究并制定相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在2008年召開(kāi)的歐洲電磁會(huì)議上，將雷達(dá)輻射場(chǎng)也鑒定為瞬態(tài)高功率電磁脈沖。美國(guó)指出，電磁屏蔽材料所要屏蔽的電磁脈沖場(chǎng)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(guò)斬波的微波納入到電磁場(chǎng)中。針對(duì)電磁脈沖的屏蔽材料屏蔽效能的研究，國(guó)外開(kāi)展的比較早。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)針對(duì)平板型復(fù)合屏蔽材料屏蔽效能的測(cè)量早已經(jīng)開(kāi)始研究，經(jīng)過(guò)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(cè)量方法，其中主要包括近場(chǎng)法和遠(yuǎn)場(chǎng)法兩類(lèi)。所謂的近場(chǎng)法就是屏蔽材料對(duì)電磁波近場(chǎng)屏蔽效能的測(cè)量。近場(chǎng)法主要包含了ASTM-ES-7雙盒測(cè)試裝置和MIL-STD-285法。而遠(yuǎn)場(chǎng)法主要研究的是屏蔽材料在電磁波遠(yuǎn)場(chǎng)平面波中屏蔽效能的測(cè)量。遠(yuǎn)場(chǎng)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(guó)外屏蔽效能測(cè)試的方法多使用傳統(tǒng)的測(cè)試方式，只是將眾多的參考因素加入到測(cè)試方法中以便于更加全面的考慮問(wèn)題。而對(duì)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(cè)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(guó)內(nèi)理論

當(dāng)前我國(guó)的材料電磁屏蔽效能測(cè)量主要以國(guó)軍標(biāo)GJB6190-2008規(guī)定的方法為主，該標(biāo)準(zhǔn)主要對(duì)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(cè)量，多采用窗口法和法蘭同軸法進(jìn)行頻域測(cè)量。但是只是通過(guò)對(duì)屏蔽體的頻域屏蔽效能進(jìn)行測(cè)量還不能完全針對(duì)電磁脈沖屏蔽效果得出結(jié)論，需要對(duì)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(guó)針對(duì)電磁脈沖屏蔽效能的研究主要集中在直接測(cè)試法和波形重建法。所謂的直接測(cè)試法就是在相同的激勵(lì)信號(hào)下，對(duì)有無(wú)屏蔽材料時(shí)電磁脈沖的峰值場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行直接的測(cè)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(duì)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?gòu)?qiáng)電磁場(chǎng)的破壞作用，不同類(lèi)型的敏感器，對(duì)于峰值電壓的敏感程度不同，在具體的應(yīng)用過(guò)程中，需要根據(jù)屏蔽期間敏感性來(lái)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(duì)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(chǎng)對(duì)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(duì)峰值電壓敏感，對(duì)能量不會(huì)產(chǎn)生較大的敏感反應(yīng)；而有的器件對(duì)能量較敏感，對(duì)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(duì)材料電磁脈沖效能的主要研究方向。

4 結(jié)語(yǔ)

在電子產(chǎn)品數(shù)量的增加下，人們生活周?chē)碾姶怒h(huán)境越來(lái)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(duì)于提升敏感器件的防輻射能力有著積極的意義。目前，我國(guó)屏蔽材料的研究已經(jīng)取得初步的進(jìn)展，對(duì)于改善電磁輻射環(huán)境起到了積極的作用。

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