高功率微波辐射下舰船平台电磁特性研究

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高功率微波武器攻击目标时产生的高强度微波脉冲,能通过多种途径将脉冲能量耦合到目标系统中,使目标电子系统丧失工作能力甚至烧毁。舰船平台上装载有大量的天线以及精密电子设备,高功率微波一旦照射到舰船,强大的脉冲能量轻易就能通过天线耦合进入系统内部,造成电路器件损坏,干扰舰船的通信;同时,尽管一些电子设备为抑制电磁干扰而被放入了舰船屏蔽舱室内,但由于屏蔽舱室上不可避免的有一些通风散热孔,接口等细小结构,这就为脉冲能量进入舱室,干扰舱室内的电子设备提供了途径,高功率微波脉冲对舰船平台产生了极大的威胁。为了预测舰船平台在高功率微波辐射下的电磁特性,本文运用时域有限差分法,从舰船平台天线对高功率微波的响应以及高功率微波对舰船平台有缝舱室屏蔽效能的影响这两个方面着手,研究了高功率微波对舰船平台电磁特性的影响。  首先对高功率微波作了简要介绍,并对其进行了数学描述,用于模拟时域有限差分计算中的激励源。其次介绍了时域有限差分法的基本原理。接着在此基础上建立了舰船平台的时域有限差分模型,包括船体模型,天线模型以及舱室孔缝模型。其中针对舰船平台单极天线,采用同轴馈电的方式,结合等效同轴线模型和精确细导线算法建立了一种改进的同轴馈电单极天线模型,验证了改进模型的正确性,并与一般天线模型作比较,证明了改进模型具有更高的精度;针对舰船平台有缝舱室,介绍了Improved TSF等效子网格模型,用于模拟舰船平台舱室表面的孔缝。然后运用时域有限差分法结合改进同轴馈电天线模型,仿真分析了天线位置、高功率微波入射方向和极化方向、载波频率以及其他天线的存在对高功率微波辐射下舰船平台单极天线的响应特性的影响。最后运用时域有限差分法结合细缝等效子网格模型,从高功率微波入射方向和极化方向、载波频率以及孔缝的宽度、形状和个数这些角度,探讨分析了高功率微波辐射下舰船平台有缝舱室屏蔽效能的变化情况。通过对这些仿真结果的对比分析,归纳了高功率微波辐射对舰船平台单极天线的响应以及有缝舱室屏蔽效能的影响的基本规律,这对于提高舰船平台电磁兼容,优化舰船平台电磁干扰防护工作具有重要的指导意义。
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