材料電磁脈沖屏蔽效能的理論研究

皮錦軒

（成都七中萬達學校 四川成都 610036）

材料電磁脈沖屏蔽效能的理論研究

皮錦軒

（成都七中萬達學校 四川成都 610036）

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

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象，其自身具有瞬時性、寬頻帶、高場強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生嚴重的影響。電磁脈沖作為電磁環境關鍵部分，通常是以時域進行闡述的。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展，使其廣泛的應用于各領域中，但是這些電子設備具有較強的電磁脈沖敏感性，易受到電磁脈沖的損害，所以利用電磁脈沖屏蔽技術成為了保護元器件的重要措施。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生的電磁干擾。通過屏蔽技術不僅可以減少電磁干擾波對外的擴散，同時也使電子電氣產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度削弱程度所決定。

當今隨著電器產品的大量應用，人們常處于電磁環境中，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。當前如果只是單純的依靠屏蔽體進行電磁波干擾，已經不能達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高功率特性的電磁現象。并于1996年國際電工委員專門設立了研究瞬態高功率電磁現象的技術委員會，其主要目的就是對瞬態高功率電磁現象進行研究并制定相關的國際標準。在2008年召開的歐洲電磁會議上，將雷達輻射場也鑒定為瞬態高功率電磁脈沖。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波形的單次脈沖和脈沖串，同時也將雷達等經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。美國國家標準局材料試驗協會針對平板型復合屏蔽材料屏蔽效能的測量早已經開始研究，經過一系列的科學研究，依據相關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。而遠場法主要研究的是屏蔽材料在電磁波遠場平面波中屏蔽效能的測量。遠場法主要包括了ASTM-ES7-83同軸傳輸線法和法蘭同軸法。

當前國外屏蔽效能測試的方法多使用傳統的測試方式，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的同軸法，并未進行太多的創新。

2.2 國內理論

當前我國的材料電磁屏蔽效能測量主要以國軍標GJB6190-2008規定的方法為主，該標準主要對金屬網、導電玻璃、電磁屏蔽涂料、抗電磁輻射織物、導電薄膜、導電橡膠板等電磁屏蔽材料的連續波電磁屏蔽效能進行測量，多采用窗口法和法蘭同軸法進行頻域測量。但是只是通過對屏蔽體的頻域屏蔽效能進行測量還不能完全針對電磁脈沖屏蔽效果得出結論，需要對當前屏蔽理論和方式進行深入的研究，從而制定更加全面準確的標準，有效的解決當前電磁脈沖屏蔽材料研發所遇到的難題。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信號下，對有無屏蔽材料時電磁脈沖的峰值場強進行直接的測量，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據對脈沖波形進行重建，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的措施，就是為了減少強電磁場的破壞作用，不同類型的敏感器，對于峰值電壓的敏感程度不同，在具體的應用過程中，需要根據屏蔽期間敏感性來決定采用何種屏蔽方式，這樣才能夠達到最佳的屏蔽效果。

3 理論研究方向

隨著電磁環境的日漸惡化，材料電磁脈沖的屏蔽效能研究必會成為今后研究的熱點，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的影響。所以今后電磁防護研究的主要方向就是有效的減少或者阻止強電磁場對電子裝備內電磁敏感單元器件的破壞。因為在電子設備內的敏感器件有的可能對峰值電壓敏感，對能量不會產生較大的敏感反應；而有的器件對能量較敏感，對峰值電壓不會產生較大的敏感反應。所以在實際的使用中，是依照峰值電壓還是能量進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 結語

在電子產品數量的增加下，人們生活周圍的電磁環境越來越惡劣，屏蔽材料的研究也將會成為今后的一個重點，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取得初步的進展，對于改善電磁輻射環境起到了積極的作用。

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1004-7344（2016）29-0330-01

2016-9-30