电磁屏蔽材料的电磁脉冲屏蔽效能评估技术研究

电磁屏蔽作为一种削弱电磁干扰与保护电子设备的有效手段，地位越来越重要。随着各种新手段、新工艺的应用，屏蔽材料向着屏蔽效能高、频率范围宽、重量轻的方向发展。传统屏蔽效能的测试方法通常在频域进行测试，通过对给定单频点的连续波逐个测试，得到幅频特性曲线，来表征材料在给定频段的屏蔽效能，但还不能全面评价电磁屏蔽材料对于电磁脉冲的屏蔽效能。本项目在深入分析现有理论方法的基础上，通过实验研究确定电磁脉冲屏蔽效能测试结果与电磁脉冲辐射源参数（上升沿、脉宽、峰值场强等）、测试装置尺寸、材料试样形状和大小、窗口大小、探头放置位置等之间的定量关系，提出电磁屏蔽材料电磁脉冲屏蔽效能测试方法和材料电磁脉冲屏蔽效能的公式。在此基础上，通过仿真优化与实验结合相互验证，研究提高电磁屏蔽材料制品电磁脉冲屏蔽效能的方法。

基于现有屏蔽效能测试方法无法客观反映材料对电磁脉冲屏蔽效能的严峻现实，本项目探索了适于材料电磁脉冲测试的多种手段，紧紧围绕如何减小测试方法和测试系统等引入的误差，如何客观评价材料对电磁脉冲的屏蔽效能，以及如何充分利用有限实验条件和数据估计材料的电磁脉冲响应等方面开展了系统性的研究工作，主要内容如下：.提出采用暗箱窗口法和连续导体同轴线夹具进行材料屏蔽效能的时域测试，难点是影响屏蔽效能测试因素的仿真分析以及实测结果与现有测试方法结果的对比分析。总结了暗箱窗口法和同轴线夹具法的适用范围和可能引入的误差，给出了测试与计算的若干建议。通过滤波器模拟电场屏蔽，分析了屏蔽体对脉冲时域波形参数的影响，给出了电磁脉冲屏蔽效能表征的建议。.设计了一种连续导体同轴线夹具，在将上限频率提高到10.23GHz的同时，减小了低频段测试误差，回波损耗在8GHz以下频段小于-20dB，可用于快沿电磁脉冲屏蔽效能测试。研究了放电电压对不同材料峰值屏蔽效能的影响，实验结果表明，在强电场环境下不锈钢金属纤维混纺织物的屏蔽效能随电场增大呈对数增强的趋势，当电场强度小到不至于发生电晕放电或者大到所有不连续金属纤维均导通时，材料的峰值屏蔽效能保持不变。.研究了混响室频率搅拌方式下的材料屏蔽效能测试方法，结果表明电大尺寸窗口时，小混响室内外均服从理论瑞利分布；电小尺寸窗口时，小混响室内部满足双瑞利分布。研究了基于线性扫频的频率搅拌混响室关键参数选取，给出了扫频间隔选取的上限值。实测结果表明，随着频率升高，搅拌间隔与搅拌带宽的选取减小，非零带宽对测试结果的影响降低。测试结果检验了所设计的同轴线夹具的性能，也证明材料在混响室环境下的屏蔽能力弱于窗口法和同轴法的测试结果。.将复向量拟合法与最小相位法相结合，提出了一种改进的由幅频谱估计时域响应的方法，通过仿真与实测数据验证了该方法的可行性，较之常规的最小相位法估计，该方法稳定性好、对噪声不敏感，减小了时频域间的转换次数以及由于反复使用快速傅里叶算法产生的累计误差。.提出使用NARX神经网络对材料的电磁脉冲响应进行建模，将不同类型、峰值的电磁脉冲激励下，加载材料前后的时域波形分别拼接起来作为建模数据，通过对屏蔽前后输入-输出时间序列的学习建立材料电磁脉冲响应的时域模型，解决了材料特性受电压等影响时，由幅频谱无法准确估计材料电磁脉冲响应的困难。