电磁发射技术精选(九篇)

第1篇：电磁发射技术范文

关键词：磁控溅射；镀膜刀片；涂层技术；应用

1 磁控溅射镀膜机理分析

磁控溅射镀膜所获得的膜层质量较好，膜基强度较高，设计性能较好，广泛应用于刀具涂层中。磁控溅射镀膜机理如下：

1.1 二极直流溅射镀膜

通过离子对靶材表面进行轰击，将靶材原子击出的现象被称为溅射，通过溅射所形成的原子沉积并在基体中成膜的技术，被称之为溅射镀膜技术。二极直流溅射镀膜属于最常见的溅射镀膜，其机理为：通过气体放电形成气体电离，气体电离中正离子在电场影响下，对阴极靶材进行快速轰击，并将阴极靶材中的原子或分子击出，在被镀基体的表面成膜。二极直流溅射镀膜适用于半导体与金属靶材中，但不适用于绝缘材料，且溅射过程中阴极靶电流密度较低，成膜速度速度较慢，在低气压环境中不能进行溅射，气压较低，放电维持困难，气压较高，膜层中存在气体，会影响膜层质量。

1.2 磁控溅射

磁控溅射机理与二极直流溅射机理基本是相同的，但在磁控溅射技术中，在靶的结构中安装了永久磁铁，将电场与磁场正交，并形成正交电磁场。磁场的应用，能够对电子运动方向进行改变，正交电磁场能够约束并延长电子运动轨迹，提高了气体电离率，并实现了电子能量的有效利用。其工作机理如下图：

磁控溅射机理示意图

磁控溅射机理的应用，在高密度等离子体异常辉光放电过程中，在正离子对靶材进行轰击的过程中，所轰击的靶材溅射较之二极直流溅射更加有效。电子被正交电磁场约束，在电子能量完全消耗后，会在基片上进行沉积，形成镀膜。这种磁控溅射机理充分体现了高速与低温两大特征。

2 磁控溅射镀膜在刀片涂层中应用的技术要点

2.1 靶的结构与靶材选择问题

在磁控溅射真空镀膜技术中，磁控溅射靶的类型与结构较多，如下图，为同轴圆柱靶与圆形平面靶：

同轴圆柱靶与圆形平面靶示意图

图中，1：水冷系统；2：阴极体；3：法兰；4：屏蔽罩；5：靶材；6：极靴；7：永磁体；8：螺母；9：密封圈；10：螺帽；11：绝缘；12：压环；13：基片；14：辅助阳极。

靶的结构除了同轴圆柱靶与圆形平面靶以外，还包括矩形平面靶、旋转式圆柱矩形靶、特殊结构靶等。靶型主要是由阴极体、屏蔽罩、靶材、永磁体、压环、基片、辅助阳极等共同组成。根据刀片涂层的用途及对膜性能的要求选择合适的靶型。

2.2 合理布局靶内永久磁铁，保证膜层均匀性

靶内永久磁铁的布局直接影响着靶的溅射率，影响着膜层的均匀性。这是因为磁控溅射情况下的膜层均匀性与靶材溅射率是磁场强度存在着极大关系。为此，在进行靶内永久磁铁的设计时，需要通过合理分析，保证永久磁铁在靶内布局的合理性。在磁场强度要求下，引入导磁极靴，保证磁场强度水平分量分布均匀，从而提高膜层均匀性与溅射速率。

2.3 增加镀膜稳定性及强度

选择合适的基片温度，气体压强沉积速率等磁控溅射工艺参数，提高设备构建焊缝质量，结合膜的性能要求，对溅射参数进行科学调整，能够有效提高膜与不锈钢刀片基片界面之间的附着强度。

2.4 提高膜纯度

在靶材结构中设置屏蔽罩，通过屏蔽罩进行非靶材零件发射电子的截获，从而让其非靶材电子不产生辉光放电，提高膜的纯度。

3 磁控溅射镀膜在不锈钢刀片涂层技术中的应用及前景

磁控溅射所获得膜层具有着质量高，可设计性强，膜基结合强度较高等较多优势，在刀具涂层中应用十分广泛。TiN属于一种硬质薄膜材料，TiN膜硬度在20GPa左右，其抗机械性能与抗磨损性能较好，且与基体结合牢固性较强，多被应用于刀片涂层的底模中。在TiN薄膜材料的基础上，逐渐发展处了较多的薄膜材料，膜层逐渐向多元化与复合化发展。如在TiN涂层的基础上掺入Al元素，形成一种新型的TiAIN涂层，TiAIN涂层具备更高的硬度，耐热温度也大幅度提高。

随着现代制造业及科学技术的不断发展，难以进行加工的材料越来越多，如何提高不锈钢刀片刃口的硬度及性能成为了研究的重点。将磁控溅射应用于提升不锈钢刀片刃口涂层中，如利用射频电源，通过反应磁控溅射技术可以获得金刚石涂层，从而提高刀片刃口硬度。然而这种涂层膜基结合牢固性不足。类金刚石涂层是当前研究与应用较多的一种超硬薄膜，具备着摩擦系数低、硬度高、耐腐蚀性能好、生物相容性优良等较多优势，在刀片刃口涂层应用中效果十分明显。类金刚石薄膜制备的技术较多，如激光束蒸发、离子束溅射、脉冲高能量密度等离子体技术、磁控溅射技术等，因磁控溅射镀膜法沉积速率较快，沉积温度较低，且薄膜均匀性较好，被广泛应用。

当前，刀片刃口涂层发展主要表现为两种趋势，第一种趋势为减少涂层摩擦系数，进行自涂层的开发；第二种趋势为提高刀片刃口硬度，进行超硬材料开发工作。磁控溅射属于一种先进实用的真空镀膜方法，在电子领域、光学领域、材料处理、刀片刃口表面处理等众多领域内获得了广泛应用。相信随着时代的发展，磁控溅射镀膜技术会在更多领域内发挥着重要作用。

4 结束语

磁控溅射为一种新型的真空镀膜技术，在不锈钢刀片涂层中应用磁控溅射技术，能够有效提高刀片的硬度及整体性能。磁控溅射在微电子、光学薄膜、材料表面处理领域获得了广泛应用。在本文中，主要对磁控溅射的工作原理、磁控溅射镀膜在刀片涂层中应用的技术要点、磁控溅射镀膜在不锈钢刀片涂层技术中的应用及前景进行了探讨。相信在未来，磁控溅射技术将会在更多领域内发挥更大作用，获得更好的综合效益。

参考文献

[1]郝晓亮.磁控溅射镀膜的原理与故障分析[J].电子工业专用设备，2013，（6）：57-60.

[2]马腾飞，魏宗寿，董绪伟等.绿色镀膜用磁控溅射电源的设计与实现[J].电力电子技术，2010，44（4）：66-68.

第2篇：电磁发射技术范文

（安徽工程大学 电气工程学院，安徽 芜湖 241000）

摘要：为了研究线圈对电磁发射器的射击精度的影响，本文设计实现了一个两级线圈式电磁发射器.采用低压直流电源供电，由SG3525生成PWM波，经MC33883驱动MOS管全桥产生高频交流电，变压器升压后经整流、滤波，对电容进行充电.为精确控制发射电压，采用AVR单片机采集电容电压数据并实时显示，且可开关选择设定发射电压.两级线圈分别经可控硅和光电管控制触发.射击测试得到的实验数据显示发射器射击距离和打靶精度较高，与距离相比，误差不到5‰.该设计结果对线圈式发射器的未来应用具有一定的实际参考价值.

关键词 ：线圈式；电磁发射器；AVR单片机

中图分类号：TM15；TM383文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）02-0004-04

1 引言

电磁发射技术的应用领域非常广泛，不仅可以应用于军事、航天，还可以应用于民用领域.根据电磁发射结构和原理划分，主要有轨道式、线圈式和重接式三种[1-3].轨道发射技术因研究人员的重视发展相对较早，如电磁轨道炮、电磁列车等.电磁列车可以利用现有的火车轨道而无需重新铺设轨道，将列车箱体当作发射体，成本比磁悬浮列车低，而速度高于传统列车[4].电子控制和高储能密度大功率脉冲源技术使得电磁线圈发射技术得到了迅速发展，其优点主要有效率高、力学结构合理、弹丸与管壁无机械接触，且能突破化学能发射的有效载荷而把大质量的载荷高速发射，军事和民用领域应用都将极为广泛[2-5].关于电磁线圈发射技术的研究发展，美国在全球水平最高、技术最成熟、研究领域最广、投资规模最大，比其它国家明显领先.国内外报道的相关资料显示，电磁线圈发射技术在美国的军事领域被广泛应用.美国对电磁线圈发射技术展开了多方向研究，在军事领域的应用有飞机的电磁弹射系统和导弹电磁助推器等[2].近年来，工程技术人员和研究人员对于利用该技术进行电磁发射器的性能评测和优化设计做了大量的研究，在研究过程中一般都是采用仿真方法对线圈的实时电磁力、机械结构特性、制作方法，以及最优触发时序等进行分析优化[6-9]，而对于电磁发射器的发射精度的控制研究较少.本文利用电磁发射原理及前面的优化结果，在线圈式电磁发射结构的基础上，设计了一个两级电磁线圈发射器，并对发射器的精度进行了测试.本文设计的发射器一级线圈可采用开关触发或单片机控制的自动、定时触发；二级线圈则是利用光电对管检测弹丸通过情况并自动触发，该方法可以级联多级加速线圈，从而提高发射速度.

2 线圈式电磁发射技术原理

线圈式电磁发射器，又称线圈炮（coilgun），通过功率脉冲或交变电流感生的磁行波驱动弹丸线圈或铁磁材料弹丸，本质上就是一台直线型电机[3]，其构造一般为驱动线圈和一个弹丸，结构见图1所示.

驱动线圈是由储能元件供电；而弹丸上一般可绕制线圈，称为发射线圈，通过滑动电刷或等离子体的电弧放电来提供电流，也可采用铁磁材料弹丸上感生的涡流.两个线圈在相互之间的电磁力作用下可能出现吸引或排斥.当两个线圈的电流方向相反时，由于驱动线圈固定，则弹丸就会受到电磁力的排斥作用而被发射出去，且发射过程中磁悬浮效应使得弹丸不与弹管内壁发生机械接触，无摩擦阻力.因而，线圈式电磁发射技术力学结构合理，发射效率高，适合于发射大质量载荷.本文采用铁磁材料弹丸，只需将驱动线圈连接上储能元件，避免了弹丸供电需要的电刷换向装置.流过电流的线圈周围形成磁场，线圈的磁动势与线圈匝数N和电流i正比.若线圈磁阻为Rm，磁通量为φ，Rm为常数而φ与Ni成正比，则有Fm=Ni=φ·Rm.求下列积分即可得到线圈中储存的磁场能：

3 线圈式电磁发射器设计

设计中炮管采用的是直径为20mm的PVC管，在外管壁上采用直径为0.85mm的漆包铜线绕制了两级线圈.经计算测试，第一级线圈绕8层，长30mm，最底下第一层33匝，第二层32匝，以上各层依次递减，共236匝，第二级线圈缠绕5层，共124匝.采用电容组对两级线圈放电，产生一个大电流脉冲，使线圈产生强大持续时间短的变化磁场.发射炮弹采用直径20mm的铁球.所设计的二级线圈式电磁发射器如图2所示.

为便于携带，采用电池或其它低压直流电源供电，经逆变器转化为高频交流电，然后进行升压整流对电容充电.电源电路原理图如图3所示，SG3525利用反馈电流调节脉宽生成PWM波，经过MC33883驱动MOS管全桥，产生高频交流电.

全桥输出的高频交流电经过升压变压器升压得到较高的电压值，并经过整流、滤波后对电容进行充电，如图4.

采用ATmega328P单片机的23引脚连接储能电容，用来探测电容的电压，并通过TM1638驱动数码管L1和L2，实时显示充电过程中电容的电压大小.此外，为精确控制发射电压，将引脚PD0-PD7及PB8连接选择开关，用以选择设定好的发射电压.这样通过事先设定和实时显示电容电压，可以大大提高电磁发射器精度.

为避免电容同时处于充电和放电状态，设计中采用了继电保护模块器，见图5.S2未按下时，继电器为常闭状态，当S1按下后，OUT1输出高电压给电容组充电；S2按下后，电流经过R1与C1和K1汇合于GND流出，继电器K1线圈有电流流过，产生磁电效应，衔铁在电磁力作用下被吸合向铁芯，并由OUT2向可控硅输出高电压，使电容组放电.

一级驱动线圈触发控制电路的工作原理如图6所示，运用可控硅宽范围的电流和电压控制能力来实现器件的开启或关闭.当单级可控硅管的CSR_G端接收到高电平时，C1对线圈瞬间放电，形成一个大的脉冲电流，产生强磁场驱动弹丸.当电容放电结束时，可控硅截断.续流二极管D2用来防止可控硅截断时的反向电流，避免损坏电路.

二级驱动线圈触发控制电路的工作原理如图7所示.常态下，光电对管的发射管D1发出的光束直接照射接收管D2，使得D2的电阻减小.于是，LM358的引脚7输出为高电平，使得三极管Q1截止，OUT输出为低电平，使可控硅截断.当弹丸通过时，遮挡住D1直接照射到D2的光束，D2电阻变高，导致LM358输出为低电平，从而使得三极管Q1饱和，OUT输出高电平到可控硅G端，导通可控硅使得电容组放电，形成的强脉冲电流流过线圈产生强磁场，继续推动弹丸增加运动速度.二级线圈及后面的多级线圈采用光电对管检测控制可以实现自动触发，从而便于级联更多级的驱动线圈来实现更高的发射速度.

4 发射器精度实验测试

为测试线圈式电磁发射器的发射精度，下面主要从发射器的射击距离和打靶准确度两方面来测量.经整流、滤波后给电容充电的交流电的频率和电压幅值，可以通过PMW脉宽调制器调节输出再经MOS管全桥和变压器升压产生.因此，首先对SG3525控制电压与输出脉冲占空比进行了测试，以便选择合适的输入电压，测试结果如图8所示.从图中可以看出，当输入电压超过3.2V之后，占空比基本上保持不变.

为了便于测量，对于射击距离和打靶准确度的测试，选择距离分别为2米和4米，目标靶距离3米，靶心高度为64cm.电压值的大小决定了弹丸发射速度的不同，因而也就使得弹丸射击的水平距离不同.一般电压值越大，水平距离越远.为了初略了解电压与距离的关系，试选择了不同电压进行射击，得出的结果见图9.由图可知，为了使射击距离精确为2米和4米，后面的实验测试分别选择191V和257V电压.

实际发射过程中，有多种客观情况对弹丸的发射距离产生影响，如风力大小、空气湿度等.为了了解线圈式电磁发射器自身因素对发射距离精度的影响，下面分别将发射电压设置为191V和257V，并都进行了10次实验，实验结果如图10所示.

由于固定了目标靶位置及靶心，为测试打靶情况，首先通过实验确定在不同的发射电压下，弹丸击中目标靶的位置，经过射击实验得到的发射电压与弹丸击中靶的高度如图11所示.据此，选择打靶的发射电压为254V，打中靶的位置高度如图12所示.从图中可以看出，弹丸击中靶的位置基本上都落在靶心位置，误差在-5~5mm以内，可见所设计的电磁发射器具有较高的准确度.

5 结论

本文运用AVR单片机进行精确控制，设计实现了一个两级线圈式电磁发射器.为了携带方便，运用低压直流电源供电，通过改变PMW脉宽调制器SG3525输入调节输出的频率和电压幅值，再经过MC33883驱动MOS管全桥产生高频交流电，以及变压器升压、整流、滤波之后，对电容进行充电.还可以通过手动开关选择设定发射电压，且充电电压通过AVR单片机采集并输出经数码管显示.第一级线圈采用可控硅控制触发，第二级线圈利用光电对管检测弹丸的通过情况进行控制可控硅实现触发.最后经过实际射击测试，得到的数据显示发射器具有较高的精度.

参考文献：

〔1〕李军，严萍，袁伟群.电磁轨道炮发射技术的发展与现状[J].高电压技术，2014,40(4):1052-1064.

〔2〕邹本贵,曹延杰.美军电磁线圈发射技术发展综述[J].微电机，2011,44(1):84-89.

〔3〕王莹,肖峰.电炮原理[M].北京：国防工业出版社,1995.93-178.

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〔5〕Driga M D, Weldon W F, Woodson H H. Electromagnetic Induction Launchers [J]. IEEE Transactions on Magnetics, 1986, 22(6):1453 - 1458.

〔6〕张亚东，张为杰，杨胜宽，张俊，阮江军，刘开培.电磁驱动线圈的力学特性及制作方法[J].高电压技术,2014,40(4):1186-1193

〔7〕李献,王秋良,刘建华.直线感应电磁发射器分析与优化[J].电工电能新技术,2010,29(2):43-47.

第3篇：电磁发射技术范文

论文关键词:计算机　电磁辐射　信息安全　tempest

论文摘要:利用电磁学的方法分析了计算机电磁信息辐射的原理?引入偶极子分析计算了计算机电磁信息辐射场的频谱与场强;研究了计算机电磁信息辐射接收机的接收原理?进一步定量分析了辐射场强与接收机带宽、噪声系数、接收天线定向性和增益之间的数值关系;阐述了计算机电磁信息泄露的方式和途径?概括了基于实际的军队计算机应用中电磁信息安全与防护的主要手段。

随着信息技术的发展和微型计算机的普及应要处理、传输、存储的军事机密的安全构成了严重的用?计算机已成为目前最关键、应用最广泛的信息处威胁?给国家和军队造成重大损失。理、传输和存储的电子设备。军队指挥自动化、国防为了确保涉及军事机密的信息的处理、传输、存工程的通讯与指挥、现代化的武器装备以及智能化储更安全有效?就必须重视军用计算机的电磁信息的信息技术产品等无不与计算机有关。由于计算机安全与防护?研制、开发和使用防信息泄漏的计算的特殊构造方式?它在工作时?会向周围空间辐射电机。在计算机信息安全领域?电磁信息辐射的研究磁波?这些电磁辐射信号包含丰富的频谱资源?携带属于tempest(transient electromagnetic pluse em-大量有用信息?一旦被敌方接收并破译?就对计算机anationstandard)的研究范围。

1电磁信息泄露原理

1。1计算机辐射原理

麦克斯韦于1846年归纳出了麦克斯韦方程组。根据麦克斯韦方程组(方程组(1))可知?电路中只要有电流的变化就会有电磁波的产生?任何时变电磁场都会向四周空间辐射电磁信号?任何载有时变电磁信号的导体都可作为发射天线向周围空间辐射电磁信号。 

 

由公式(2)、()3可以看出?偶极子所载信号幅度越大?频率越高;功率越大?辐射场强越强;信号波形越尖锐?其频谱越宽;高频分量越丰富?其辐射场强越强。

计算机系统的主要硬件有主机、显示器、键盘、鼠标、打印机和其他外设备?电源线、主机与外设备间的互连线缆(信号线、数据线和控制线)?连接主机、外设备与互连线缆的连接器。计算机电路组成复杂?各个部件以及各种时钟电路都存在电磁辐射?产生携带大量信息的辐射电磁波。这些电磁波就通过计算机的主机、外设备、线缆和连接器向周围空间辐射?产生的电磁信息泄漏伴随计算机对信息的接收、处理和发送的全过程。

从信息种类来分?计算机电磁辐射信息包括视频信息、键盘输人信息、磁盘读写信息等。从辐射部件来分?计算机的电磁辐射可以分为处理器的辐射、通信线路的辐射、转换设备的辐射、输出设备的辐射等。

从辐射方式来分?还可以分为一次泄漏和二次泄漏。对于处于复杂电磁环境中的计算机?周围的电磁波接收和发射装置有可能成为计算机二次泄漏辐射的载体。如果计算机辐射信号以某种形式藕合到计算机周围的发射电路中?它以两种形式二次发射出去:辐射信号藕合在放大器的前级?被放大器直接放大发射出去;辐射信号藕合在混频器前级?与发射机内的本振经混频器混频再经放大器发射出去。二次泄露辐射的强度可能超过一次泄漏的辐射强度?降低了计算机设备的防护等级?增加了信号泄露的危险。

1.2计算机辐射信息的接收

计算机工作时产生的极其丰富的谐波资源可达兆赫兹(ghz)以上?电磁辐射最强的频带范围一般在20~so hz之间?计算机的串口、并口、线缆和连接器?其信息泄露的带宽一般较低?约在01 mh:?只要接收机的带宽大于01 mhz?就能有效地接收计算机的辐射信息。计算机视频信息的电磁辐射较为严重?随着显示器的分辨率越来越高?辐射的频率范围也越来越宽?辐射强度也不断增加?被接收还原的可能性也不断增大。1958年?vna.eck在论文中提出?可以在1仪x〕m处接收还原视频信息?20世纪90年代英国人称可以在160 m接收还原视频信号。其余部件的辐射?在满足接收机条件的情况下?

当确定了接收机的带宽b、接收机的噪声系数凡、接收机天线的定向性d(或者增益g)?便可以确定接收机能接收到的最低场强?只要大于最低接收场强的计算机电磁辐射信号均可以被接收机接收。

2安全与防护

为了降低计算机电磁辐射信息泄露的危险?确保涉及军事机密的信息的处理、传输、存储更安全有效?必须采取安全防护措施。目前的计算机防电磁信息泄露所采取的措施主要有3种?即信号干扰技术、电磁屏蔽技术和tempest技术。

2.1信号千扰技术

信号干扰技术是指利用相关原理?将能够产生噪声的干扰机放在计算机旁?把干扰机发射出来的噪声电磁波和计算机辐射出来的信息电磁波混在一起?通过不同技术途径实现与计算机辐射信息的相关联?并产生了大量与计算机相同频谱特性的伪随机干扰信号?使干扰信号与计算机设备的信息辐射混合在一起向外辐射?所以能破坏原辐射信号的形态?降低辐射信息被接收后还原的可能。它具有造价低廉、移动方便、体积小、质量轻等特点?是目前国际上应用最广泛的一种防泄漏措施。

信号干扰技术主要是针对计算机的视频辐射信息泄漏采取的一种防护措施?缺点是干扰机的干扰噪声(白噪声)和计算机的辐射信号(主要是视频信号)的特性是不同的?可以被接收者区分开?提取到其中的有用信息。而且?信号干扰技术多采用覆盖式干扰信号?容易造成电磁污染和防护对象单一。

2.2电磁屏蔽技术

电磁屏蔽技术是利用电磁屏蔽原理?将计算机关键部分用特殊材料包起来?抑制近场感应和远场辐射、中断电磁辐射沿空间的传播途径?是解决电磁信息泄漏的重要手段。

电磁屏蔽有双重作用:减小电磁辐射泄漏;防止外界电磁干扰。屏蔽方法有多种?根据不同需要可以采用整体屏蔽、部件屏蔽和元器件屏蔽。如:屏蔽电缆、屏蔽电路、屏蔽机柜、屏蔽室等。屏蔽效果与材料性能、辐射频率、屏蔽体结构和辐射源的距离等有关。屏蔽体都需与大地相连?为屏蔽体上的电荷提供一条低阻抗的电气泄放通路。电磁屏蔽的效果与屏蔽体接地的好坏密切相关?一般屏蔽体的接地电阻都要求。从使用的效果来看?屏蔽室更理想?好的屏蔽室可使信号衰减60一140db?缺点是造价高。采用电磁屏蔽的方法防止电磁辐射泄漏时?并不是所有的设备和元器件都能完全封闭在屏蔽室?内。比如?电源线、信号线等均与外界有联系?辐射电磁波可以通过传导方式传到屏蔽室外造成信息泄漏。

2.3 tempest技术

tempest技术即低辐射技术?是指在设计和生产计算机设备时?对可能产生电磁辐射的元器件、集成电路、连接线、显示器等采取防辐射措施?从而达到减少计算机信息泄漏的目的。前景较好的是红、黑设备分离技术。采用红黑分离技术制造红黑分离式计算机?是指在系统设计中引人红黑工程概念?将计算机设备上的信号分为红黑两种信号?红信号是指能被接收破译?并复现出有用信息的信号;黑信号是指即使被接收到?也不能复现出有用信息的信号。把红信号与黑信号完全隔离开来?然后对隔离后的红信号采取特殊处理措施?使其达到防电磁信息泄漏极限值的要求。在计算机设备中?相应地也定义了红设备、黑设备等概念。红设备是处理保密数据信息的设备?黑设备是处理非保密数据信息的设备。

红黑设备之间是不允许进行数据传输的。通常是在两者之间建立红黑隔离界面?仅仅实现黑到红设备之间的单向信息传输。

软件tempest技术191是国外近年发展起来的新的电磁防护技术?基本原理是通过给视频字符添加高频“噪声”并伴随发射伪字符?使敌方无法正确还原真实信息?而我方可正常显示。它替代了过去由硬件完成的抑制干扰功能?成本较低。采用tem-pest技术的防护型tempest计算机?使用软件来控制计算机辐射信号的发射?同时加入了专用的攻击程序?当有人企图截获信息时系统能自动保护并进行自卫反击。

第4篇：电磁发射技术范文

关键词 电磁防护；飞机；设计

中图分类号V22 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）116-0173-02

0 绪论

随着现代电子战飞机的发展，任务系统的发射功率越来越大，作用距离越来越远，对飞机其他系统及人员的影响就越来越严重，因此电磁防护性能对载机安全性、可靠性方面显示出越来越重要的的作用。

1 电磁辐射危害初步分析

电磁辐射场对人员和设备的安全性危害“看不见、摸不着”，其危害性不容易被人们认识。电磁辐射造成的瞬时过电压不仅会引起机载电子系统中的敏感元器件暂时故障或永久性损害，甚至还会引起机载人员生理机能的暂时或永久性损伤。现就飞机任务系统电磁辐射初步分析，电磁辐射可能危害在如下几个方面：

1）超量的电磁辐射对人体有害，系统设计中应考虑人员的电磁防护问题；

2）燃油和其它易燃物在强电磁环境下可能发生危险，系统设计中要采取有效措施，尽量避免发生危险；

3）强电磁能会危害部分结构、系统装置、部品器件的非金属零部件、绝缘材料的物理特性、系统设计中应分析可能的危害，采取有效措施避免发生危害；

4）电磁辐射会直接造成部分元器件及电子电气设备的物理损坏。系统设计中应分析可能的危害，采取有效措施避免发生危害；

5）强电磁辐射可能危及飞机发动机的系统装置、危及发动机的非金属零部件、电子电气设备等，造成部分系统装置、部品期间的失效或损坏。系统设计中应分析电磁辐射可能的危害，采取措施避免发生危害；

6）机上部分设备的自毁装置、信号弹等在强电磁场环境中，可能接受传导发射或辐射发射能量而意外引爆。故系统设计中应分析可能的危害，采取适当措施避免发生意外引爆。

2 电磁防护设计

2.1 电磁防护定义

电磁防护是利用连续导电材料减少电磁场向机体内指定区域穿透，控制电磁波由辐射源经泄露途径向飞机各指定舱室传导和辐射传播。

飞机结构电磁防护设计是基于电磁波传播特性采取的结构设计措施。对一个完整的导电连续体，可以阻挡外部电磁波的辐射进入或大大降低辐射进入的强度，对内部的人员或设备就不会造成安全问题。但飞机因使用和制造要求，存在大量的活动门、窗、结构缝隙、电介质结构等，这些部位就是通过电磁波辐射进入的通路，通过这些辐射进入的电磁波，当能量达到一定强度时，就会危害到舱内人员安全和设备的正常工作。

2.2 电磁防护原理

电磁防护原理就是对非导电连续结构采取必要的设计措施，阻断电磁辐射从一个区域进入另一个区域的通路，或通过降低辐射进入的强度，达到满足人员安全和设备安全可靠工作的目的。

2.3 电磁防护材料和要求

为保证人员安全，驾驶舱、工作舱、休息舱的电磁环境应满足一定的安全限值。

电磁防护材料选择的原则是使用标准、导电性材料，或则使用铁磁性材料；在选择时主要考虑的是材料的机械性能而不是铁磁特性。通常选择的电磁防护材料为以下几种：

1）金属丝网

材料通常为蒙乃尔合金、铍铜、镀锡铜丝等。屏蔽材料在低频电磁波时较高、高频时屏蔽效能较低，一般是用在1GHZ以下的环境。

2）导电布

是以纤维布经过前置处理后施以电镀金属镀层使其具有导电性能的导电纤维布。一般使用镍包铜的镀层顺序（镍―铜―镍）制成，其表面电阻小于0.08Ω/sq，最佳屏蔽电磁波频率范围为100KHZ～3GHZ，屏蔽效能大于60dB，对高频电磁波屏蔽效果不理想。

3）硅脂导电胶

利用硅脂的高粘性和金属颗粒的高导电性结合而成，是一种室温固话的导电胶，固化后形成一个易弯曲且有弹性的导电连接头或密封垫。

硅脂导电胶包括72-00002、72-00192/00139、50-02-1030-0000、72-00236、72-00035、TP-SAS-200-0251等牌号。

4）导电布衬垫

由镀有铜镍等导电织物包覆不导电的泡沫棉制成，屏蔽性能可超过95～120dB，具有导电性高，抗腐蚀特性；多背部贴胶，方便安装，对于宽频段电磁波都具有较好的屏蔽性能。但频繁摩擦会损坏导电表层。

5）导电橡胶

导电橡胶是将导电颗粒填料均匀分布在硅橡胶中，通过压力使导电颗粒接触达到良好的导电性能，兼具良好的密封和屏蔽性能。

导电橡胶填料一般包括镍包铜粉填料、铝镀银填料、铜镀银填料、玻璃镀银填料、纯银填料等。

6）导电腻子

导电腻子由四种填有玻璃银或铜镀银微粒的单组分树脂组成。用于提高结构接口、孔缝和空隙的完整性，填实较大范围的。使用安全性较高、耐腐蚀性强、最大屏蔽效能可达100dB。

导电腻子包括72-00005、72-00014、72-00151、72-00202等牌号。

2.4 机体结构电磁防护设计

在飞机的电磁防护设计过程中，要求对内部隔框、地板、顶棚等进行电磁防护设计。飞机内部电磁防护设计主要用于防止内部辐射源或泄漏源辐射进入工作舱或设备舱，对人员或设备造成辐射危害。对内部辐射场的防护，通常由隔框、地板、机身壁板、顶棚、纵向墙等机身结构组成电磁屏蔽线，将电磁辐射场控制在电磁屏蔽线内。

由于舱内空间有限，设备多，电缆铺设密集，内部辐射场对全机的电磁干扰难以排除，为降低电磁辐射设计难度，应考虑采取以下措施来提高人员或设备电磁辐射安全性设计要求：

1）设计合理的屏蔽线；

2）设置屏蔽舱。若有多个发射机，尽可能将发射机集中布置后设计屏蔽舱，再对屏蔽舱采取电磁防护设计，以降低电磁防护设计难度，降低电磁防护设计成本，减轻电磁防护设计重量；

3）在管接头、接缝、通过孔处，采用屏蔽材料包扎，以封堵辐射能量泄露。

2.5 电磁防护设计存在的技术问题

电磁防护设计在飞机结构中存在以下几方面的技术问题：

1）飞机电磁防护设计是关系到飞机在复杂电磁环境下的安全性和可靠性的设计技术。在电磁防护设计时，应明确飞机使用剖面的外部辐射场，避免过设计或设计不足；

2）国内还没有能适应飞机电磁防护设计的屏蔽材料，目前所使用的屏蔽材料如导电胶、导电腻子、导电布、导电橡胶板、导电布衬垫、铍铜簧片等很难适应飞机结构耐环境、大间隙、变间隙、空中变形等条件下的适应性要求；

3）现有技术条件下，电磁防护设计缺乏全状态试验验证，难以真实反映飞机结构的防护性能。

3 结论

飞机电磁防护设计在国内外还没有相关技术资料和成熟经验可借鉴，要形成完整成熟的技术体系，还需很多问题去解决。由于电磁辐射危害与电磁防护设计工作的复杂性，对这一方面的问题需要更多的工程技术人员去关注和参与，努力尽快提升我国飞机电磁防护设计技术水平，提高飞机在复杂电磁环境下的适应能力和生存能力。

第5篇：电磁发射技术范文

【关键词】 电能表 兼容技术 辐射骚扰

我国改革开放30多年来，工业生产和居民用电量大增，因此，电能表在国内市场的需求份额巨大，国产电能表在价格和质量上的优势，使它不仅在国内，就是在国际的需求市场也具有较强的竞争力。显然，电能表的质量优劣影响到贸易结算双方的经济利益。随着测量仪器行业技术的发展，市场上传统的感应式电能表正逐步被准确度高、体积小、多功能、数据远传的电子式电能表所取代。

随着国家“十二五”规划和节能减排政策的实施，国家电网公司正大力推行智能化电网项目建设，在全国范围内开始了规模化的智能电能表集中招标。由于招标样表型式新颖，数量巨大，对电能表生产企业经营管理模式的转变以及技术能力的提升均提出了更高的要求，使电能表行业的竞争更加白热化，加剧了电能表行业的优胜劣汰，对当前电能表企业的发展带来了巨大的考验。近年来，随着国家监督抽查力度的加大，各生产企业对电能表质量的控制日益重视，电能表的质量水平总体处于稳中有升的境况，但仍有问题存在，尤其是电磁兼容指标不容乐观。电磁兼容指标向来是影响电能表能否通过型式试验的关键，电能表电磁兼容技术已成为其在开发和研制时的重要技术要求，也是评价电能表能否安全可靠运行的重要参数之一。文中通过对常见的电磁兼容辐射骚扰问题进行分析，提出了有针对性的解决措施，有效地提高了电能表的抗干扰性能，可以保证在电网运行中稳定准确、公平合理地计量，以促进电能表在市场经济发展中得到提高。

1 电磁辐射与电磁兼容的定义

电磁辐射日益严重，由此带来了电磁环境的恶化，电磁兼容（EMC）学科应运而生，并得到了快速的发展。电磁兼容性的定义是：“设备、系统在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。包括以下两个方面：设备、系统在预订的电磁环境中运行时，可按规定的安全裕度实现设计的工作性能、且不因电磁干扰而受损或产生不可接受的降级；设备、系统在预定的电磁环境中正常地工作且不会给环境（或其它设备）带来不可接受的电磁干扰”。其较为简洁的定义为：“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”。电磁兼容学科正是由射频干扰（RFI）学科发展而来。电磁兼容EMC分为电磁干扰（EMI）和电磁抗扰度（EMS，或称电磁敏感度）两大类。其中辐射干扰（EMI）测试正是射频辐射领域的一项重要的EMS测试。

2 电能表常见问题分析及解决

电能表电磁兼容技术，可以通过下面的例子来具体分析三个不同实例，就可以说明智能电能表电磁兼容试验中出现的电磁兼容辐射骚扰问题以及出现不合格后的整改解决方案。

2.1 电源电路引起的辐射骚扰超标问题的分析及措施

某单相载波预付费表在辐射骚扰时候出现了两处频率尖峰，其中130MHz左右还超过了标准限值10dB，另一个尖峰是其2倍频，具体的测试数据见表1。

在电能表电磁兼容技术研究中发现在电能表的电源回路中还使用了DC-DC降压电路，还由于使用了MC34063芯片，这是由于在电能表使用的这个芯片即可以用作升压，也可用作降压，其原理都是把输入直流转换为高频交流，再转化为直流电压，其中因为有高频成分，容易造成辐射超标。可以看到是作为把前端15V的直流电压转换输出5V直流电压，供应给单片机和其他电流使用，实际使用了221电感（电感值220uH），更换成5R6之后，就可以使被测样表的辐射骚扰完全能够达标。

2.2 由于晶振信号引起的辐射骚扰超标问题的分析及措施

对于三相电能表，在做辐射的监测实验中，有可能会出现频点接近超标，分析信号比较高的点是155.64MHz和159.78MHz，这恰好是电能表上晶振频率的（4.096MHz）38倍和39倍频谐波。其测试数据见表2的数据。

通过检查可以发现，有一条信号线传输晶振信号，用示波器看可见电阻两端传输的信号近似方波，因为电能表的振荡信号为方波信号的话，谐波成分很多，这可能是造成电能表的辐射干扰的主要原因。由于电能表的信号线在已制好的PCB上不好改，因此决定从电能表的发射功率入手，在信号线刚出来的地方串一个小电阻，减小发射功率；再在电能表的信号线的两端并小电容，容值为十几pF，如果大了会影响振荡信号频率，这样使电能表的信号线上传输的振荡方波信号变为近似正弦波信号。

2.3 电感引起的辐射骚扰超标问题的分析及措施

如果某三相四线多功能电能表在105.29MHz处辐射出现超标。可采取如下解决的措施，第一种措施。具体操作步骤如下，将电源部件上的滤波电感换为磁环电感，其电感量不变，测试通过。解决的第二种措施。具体操作步骤如下，在电源部件二级管的对地端加上一个磁珠，效果更明显。这是由于电子式电能表由于需求量大、功能相对固定，因此产品方案成熟，由于产品趋于同一化，一般不会有辐射发射超标的问题。但如果出现超标现象，首先要从元器件入手，经核查，电源部件上某电感未采用原方案中的磁环电感，换上电感量相同的磁环电感，问题就会解决。

3 结语

改革开放30多年来，我国电能表的技术已走向成熟，但由于目前市场两极分化，低价更容易获得效益，因此，由于一些小型电能表企业本身设计能力不强，为降低成本，通常采用降低电子器件的质量级别，减化非关键部位设计与工艺流程等。这会使电能表在质量失去质量保障，有的使电磁兼容等性能不达标，都会影响电能表的使用寿命。通过，针对电能表质量监督检验中的典型辐射干扰问题进行论述，可以对电能表的前景作了一个技术研究，针对典型的几个电磁兼容问题进行了详细分析和解决，提出了解决的具体措施。

参考文献：

第6篇：电磁发射技术范文

关键词： 复杂电磁环境 战场建设 措施

一、研究复杂电磁环境的意义

在当今信息化的时代，大家可以想象，没有了电话和广播通信，没有了电脑，没有了网络，我们还能做什么？由此可见电磁作战的威力巨大。一方面，从重视地理环境到重视电磁环境的转变有助于确立新的战场环境意识和观念，达到能够对战场电磁资源合理、高效、综合利用，从而管理并保护电磁资源。另一方面，研究复杂电磁环境有利于推进机械化向信息化转变，提高武器装备的适应能力，发展综合一体化的电子装备，研究发展抗干扰能力强的电子信息装备，针对未来战场电磁态势进行战场建设，从而有助于解决部队在作战、训练和建设中面临的现实问题等。

二、复杂电磁环境的基本概念、特性和构成

（一）复杂电磁环境的基本概念

复杂电磁环境是指在一定的空域、时域、频域上，电磁信号纵横交叉、连续交错、密集重叠，功率分布参差不齐，对相应的电磁活动产生重大影响的电磁环境。通俗地说，在特定地域集中了大量的无线电装备，在特定时间同时或集中使用，各无线电装备工作频段又非常集中，导致该范围内无线电装备的正常使用及效能发挥受到较大影响，这样的电磁环境就是复杂电磁环境。

（二）复杂电磁环境特性

1.特殊性：无法直接感受，只能依靠接收和探测设备。

2.重要性：对战争有决定性影响。

3.复杂性：空域上纵横交错，时域上持续不断，频域上密集重叠。

其中，复杂电磁环境本身的错综复杂性、无形和难以直接感知是其最基本特性。但作为物质实体，可通过科学语言和技术手段对其进行描述。

（三）复杂电磁环境的构成

各种电磁辐射源在特定的战场空间内产生的电磁辐射形成复杂电磁环境。根据战场电磁环境的概念，把复杂电磁环境进行划分，可为指战员用于指挥决策和作战行动提供帮助。

人为电磁辐射和自然电磁辐射反映复杂电磁环境的形成条件，是控制电磁环境的内因；辐射传播因素反映电磁传播属性的变化，是控制电磁环境的外因。对于无意电磁辐射，要降低电磁泄漏等无意辐射，不能干扰其它设备和系统的工作，同时要保证自身的正常工作，这对于设备自身的战场安全非常重要。由人工操控条件下各种电子或其它电气设备向空间发射电磁能量的电磁辐射，是战场电磁环境的主要形成条件，包括有意电磁辐射和无意电磁辐射。为特定的电磁活动目的而人工有意向空定区域形成的电磁辐射，一般都通过发射天线向外辐射，是战场电磁环境的关键构成要素。在现代信息化战争中，有意电磁辐射已经成为一种作战模式，对战场态势产生巨大的影响。

三、采取有效的应对措施

从分析电磁环境构成入手，采取有效的技术手段来实现战场电磁兼容性。采取对应的技术手段，消除或减小战场上的电磁干扰危害，减少不希望有的电磁发射；针对敏感设备的技术措施，削弱不希望的响应，等等。

同时，为确保电气、电子设备和系统电磁兼容的实施，有关国际机构、政府和军事部门，以及其他相关组织应该制定一系列对电磁兼容设计的指导性文件，以便为提高系统性能提供重要保证。

参考文献：

［1］王汝群等.战场电磁环境.出版社.

［2］李高升等.战场电磁环境（PPT）.国防科技大学，2008.

第7篇：电磁发射技术范文

电磁弹射较蒸汽弹射的五个“更”

蒸汽弹射是通过高压气缸和控制系统将高温蒸汽能量转化为动能推动飞机起飞，而电磁弹射则是利用载流导线在磁场中受力，使磁通量在瞬间发生巨大的变化而产生的感应电磁斥力，将飞机弹射升空。工作原理上的根本差别，决定了电磁弹射技术较蒸汽弹射技术具有五大显著优势。

结构更简单由于需要制造、输送和储存大量高温高压蒸汽，蒸汽弹射系统包含无数管路、阀门，并且弹射汽缸必须整体安装，造成结构非常复杂、体积异常庞大。目前美国海军列装的最新型蒸汽弹射器（C-13-2型）总重量超过500吨，体积约1 000立方米左右。相比之下，电磁弹射系统采用模块化设计，直线电机可以分段安装和拆卸，各部件之间使用电缆或无线网络连接，总重量约225吨，体积只有425立方米左右，缩减超过50%。

结构简化、体积缩减后的优势是显而易见的。一方面，能够为航母腾出大片空间，进一步增强了航母的容量。据美国海军计算，电磁弹射器较蒸汽弹射器节约的空间，在合理的设计下，能够多容纳2～3架F/A-18E/F战斗机。另一方面，维护难度和周期大幅下降。据媒体报道，一艘“尼米兹”级航母上与弹射系统运维相关的人数为500人，2次重大故障间的平均周期约405周；而在“福特”号航母上，这两个数字分别为350和1 300。

冗余度更高蒸汽弹射器采用“串行”动力传输设计，即高温高压蒸汽通过数根首尾相接的管道导入蒸汽储存装置内，这就造成了一旦传输管路任意一损坏，那么整个弹射装置都会“停摆”。相较而言，电磁弹射器采用的四能量链“并行”设计则要好得多。它由24个相对独立的直流电机共同发电做功，如果其中1～2个损坏，只要战机的装载量不需满功率起飞，则可以通过调高剩余电机的功率来弥补能量损失，待完成弹射任务后再进行检修。更高的冗余度，不仅能够有效提升战机出动率、降低战机弹射过程中的风险，而且在一定程度上能提高弹射器的生存能力。 电磁弹射器的各部件都采用电缆连接，维护量较小，便于故障检测

能源效率更高由于高温高压蒸汽的产生和传输步骤繁多，因此能量损耗极大，从核反应堆输出的能量大约只有6%能够最终用在弹射上。而电磁弹射器采用直线电机方式，从核能到动能只经过一个电能转化存储的步骤，因此功率损耗远小于蒸汽弹射器，能量利用率能够超过60%。换句话说，弹射同一架舰载机，蒸汽弹射器的输出功率是电磁弹射器的10倍左右。

可控性更好蒸汽弹射器通过阀门控制注入汽缸的蒸汽，无法精确控制推力，在初始阶段弹射力度非常大，最大过载可达6g，随后快速衰减，尤其是到了弹射后期，往往还没有飞机自身的发动机加速得快，整个弹射过程波动很大，但平均加速度只有2g多一点。美海军舰载机飞行员常常调侃“蒸汽弹射器前面是推着飞机，后面则是飞机拖着弹射器走”。而电磁弹射器是通过调节电流控制弹射力度，因此运行过程精确可控，借助自动化控制程序，可以根据负载变化、飞机速度实时调整弹射力度，峰值过载从6g可以降低到3g。

弹射过程全程可控的好处是显而易见的。一方面，由于没有爆发性强力冲击，不仅能避免舰载机结构受损，使战机寿命延长约31%，而且对飞行员的身体承受能力也有很大程度改善。另一方面，由于弹射过程中的加速度基本稳定，对弹射效率也有一定提升。根据计算，平均加速度一样时，电磁弹射器可比蒸汽弹射让飞机多载重至少8%甚至能15%，这对于“寸地寸金”的舰载机来说无疑意味着作战能力方面的提升。

能量幅度更宽蒸汽弹射器的推力与弹射器长度和气缸容量成正比，加速过程越长、瞬间释放的蒸汽越多，那么弹射器的力度就更大。目前美国海军装备的C-13-2型蒸汽弹射器最大输出能量95兆焦耳，已近极限，很难再有明显提高，这相当于把舰载机的“背囊”大小给限定死了。同时，气缸的容量又是一定的，因此，弹射器也有不小的推力下限。综合来看，蒸汽弹射器对舰载机的重量有非常清晰的适用范围，太大太重，弹不起来；太小太轻，一弹就碎，极大制约了舰载机的选配及性能。而电磁弹射器就不存在这样的限制，其推力可从0调节到122兆焦耳，幅度更宽，这意味着拉低了舰载机的准入门槛，无论是小型无人机，还是重型战机，都能找到适合自己的弹射点位。 蒸汽弹射器在弹射过程中会有蒸汽泄露，这也影响了其效率发挥

蒸汽弹射与电磁弹射在成本上的比较

技术和资金是武器装备发展永远绕不过去的两个坎，任何一款新装备的产生，都是不断平衡先进性和经济性的过程，特别是在装备越来越贵，而国防预算又十分有限的情况下，成本更是成为了发展新技术新装备的关键词，即使是财大气粗的美军也无法持续用黄金去购买战争的胜利。从成本这个角度来看，电磁弹射技术较蒸汽弹射技术存在较为明显的优势，但需要注意的是，理论上的优势。

在武器装备领域，优势永远是与难度成正比的。

特朗普的小心思

蒸汽弹射和电磁弹射孰优孰劣？其实，从美国海军将合同授予通用原子公司的那一刻起，这个争论许久的问题就已经有了答案。作樽芡车奶乩势眨不可能不明白这一点，但为何又“任性”了一次呢？

原因很简单：施加压力。近年来，围绕“福特”级航母发展的一系列新装备都面临巨大的经费超支和时间拖延问题。对此，如果是希拉里执政，可能会从国家军事战略角度来认识这一问题，不会公开提出如此尖锐的批评。但商人出身的特朗普关注的是成本和效益，在没有看到明显效益之前，任何超支都是难以接受的。此前他就曾表示，将削减F-35C采购合同，同时增加F/A-18E/F最新升级版的采购数量，以此来迫使洛马公司降价。从某种程度上讲，这次对电磁弹射器的抨击，实际上是又一次商业手腕的政治运用，即通过强硬的姿态压迫对手，突破边界来试探对方的底线，以达到自己的目的。

如今的“福特”号技术状态已经定型，要拆换弹射器无异于画蛇添足，费力费时费钱，所以，这种抨击也只是吓唬吓唬手底下的将领们，或者发发牢骚。可以肯定的是，“福特”号的最大技术亮点必然会保留。 美国E-2D舰载固定翼预警机正进行弹射起飞准备。由于自重和动力等因素，没有弹射器，固定翼预警机几乎无法上舰

是起点，也是终点

“福特”号是电磁弹射的起点，会是蒸汽弹射的终点吗？答案是肯定的。且不提该级二号舰和三号舰的电磁弹射系统的建造合同已经授出，电磁弹射的优势毋庸置疑，新航母也能提供足够的能源予以支撑其高效运转，无论从哪个角度观察，喜新厌旧的美军都不会倒退回蒸汽时代。美国众议院军事委员会官员曾表示，“电磁弹射器项目对于航母来讲至关重要，如果电磁弹射器不能工作，那么国家就是投资数十亿美元建造了一艘毫无用处的船。”况且，随着首舰入役，电磁弹射器的使用经验和数据将开始快速积累，这有助于厂家对相关问题进行改进，进而有效提高进度和降低成本。

实质上，电磁弹射是技术大背景下的必然选择。如今，水面作战舰艇全面电气化已是大势所趋，电磁弹射能够更好地与平台上的各类作战保障系统对接，实现全舰的能量统一调配，有利于提高舰艇能源使用效率。如果说“福特”号上仅存的电气化缺口――锅炉，还能给特朗普或者保守派提供“复辟”蒸汽弹射的幻想，那么，未来实现全电推进后，电磁弹射必将彻底断绝蒸汽弹射的前途。

需要指出的是，技术发展的基本规律就是曲折向前。在和平时期，武器装备很难有机会得到实战检验，因此，对于耗资巨大、进度缓慢的新军事技术，很容易产生强烈的质疑。但也应认识到，无论是基于旧技术的升级，还是基于科学理论的新发现，新技术都有着坚实的发展基础，客观上都具有提升现有能力的前景，所以，在现实条件允许的情况下，对于发展新装备新技术，态度必须要坚决。

往大了说，国防建设不是经济建设，投资效益或许很长时间都不会显现，不能因为看不到眼前的好处就放弃对国家安全的维护，否则，一旦战火降临，所有自豪与骄傲都将化为尘土。

对弹射起飞方式的重新审视

电磁弹射器相对于蒸汽弹射器的优势，并没有消除弹射起飞方式固有的缺陷，例如，对航母空间的抢占、必要的运维人员、对能量的巨大需求等。这些都对航母本身的设计建造起到了负面影响。

从历史上看，无论是提高舰载机出动率的初衷，还是喷气式舰载机的出现，弹射器存在的根本原因都是航空技术无法满足航母的作战需求。而其中最突出的，就是当前的航空发动机性能无法满足舰载机的全负荷起飞要求。因此，决定舰载机起飞方式的根本因素，并非起飞技术的优劣，而是航空技术特别是航空动力技术的发展。从这个角度来讲，关于蒸汽弹射还是电磁弹射的纠结，不过是技术发展过程中的一个节点而已，这种纠结必然会随着航空动力理论或技术的发展而慢慢消散。 “福特”号航母上的电磁弹射器的弹射滑块特写

关于中国下一艘航母起飞方式的探讨

说到航母，就不能不提中国。最近，首艘国产航母顺利下水，大家在为祖国点赞的同时，也在关心下一艘国产航母是否会将弹射器搬上大甲板。毕竟，美国海军航母编队实在太令人震撼，“美国标准”似乎已经成为了先进航母的标准。不过，最贵的不一定是最好的！发展武器装备还是要根据实际情况，量身定做。为此，我们简要分析下第二艘国产航母可能采用的舰载机起飞方式。

如果延续滑跃起飞方式，无论是舰体设计还是舰载机设计，技术都非常成熟，能够以最短的时间快速形成战斗力，从而与现有两艘航母一起，形成覆盖周边海洋的强大作战体系。

第8篇：电磁发射技术范文

关键词：超材料 电磁特性

中图分类号：TQ02 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（c）-0098-02

超材料（Metamaterials）是一类具有自然界中材料所不具备的超常物理性质的等效均匀的人工复合结构或复合材料。超材料具有自然界中材料所不具备的超常物理性质，为经典电磁理论开辟了崭新的研究空间，对未来科技、经济和社会发展将产生重大影响，是国际竞相争夺的科技战略制高点，在微波通讯、超分辨率成像、大容量存储介质、可选波长的滤波器、近场光学显微仪等领域均有广阔的应用前景。

1 超材料的电磁特性

作为一类人工复合材料，超材料与常规介质最大的区别就是超材料呈现出一系列超常规的电磁现象，这些电磁现象颠覆了人们对传统自然界的认识。与常规介质不同，超材料具有三个重要的特征：（1）是由新奇的人工微结构单元构成的复合材料。（2）具有超常的物理性质（往往是自然界的材料中所不具备的）。（3）其性质和功能主要来自其内部的人工结构而非构成材料的成分与本征性质。超材料的出现意味着人们可以在不违背基本物理学规律的前提下，人工获得与自然媒质迥然不同的超常物理性质的“新媒质”，为电磁研究领域开拓了新的空间。

1.1 逆Snell折射

平面波从正介质中以波矢k入射到异向介质（ε

1.2 频率色散特性

要实现介电常数和磁导率同时为负值，则该媒质一定是色散媒质，其本构参数ε和μ是与频率相关的。

在无色散的介质中，单位体积内的平均电磁能为：

如果介电常数和磁导率同时为负值，则平均电磁能密度为负，这是非物理的，所以，左手媒质一定是色散媒质。当媒质存在色散时，磁能密度应为：

因为平均电磁能密度总为正值，所以左手媒质本构参数要满足：

，

1.3 逆Doppler效应

设源在左手特性介质（n=-l）中以v的速度运动，同时又向外辐射，辐射频率为ω，则在异向介质中检测到的频率为：

，

其中，

则在源运动方向上检测到的频率为：

说明在异向介质中，当源朝探测器的方向运动时，探测器接收到的频率比实际的频率要小，与正介质中的现象刚好相反，这也是异向介质所具有的一个逆效应。

1.4 逆Cerenkov（契伦科夫）辐射效应

契伦科夫辐射是指液体或固体在受到高速运动的电子流撞击时发出的可见的电磁辐射。设带电粒子在介质中以超过光在介质中的速度作运动，即，则粒子将在其运动的方向上辐射出角锥状的光锥，光锥的角度θ满足。带电粒子在正介质在正介质中粒子辐射的是前向光锥，在异向介质中辐射的是后向光锥。

1.5 逆Goos-Hanchen位移效应

当电磁波束以某个角度入射到折射率比较小的媒质上发生全反射时，在交界面将沿入射光波波矢量的平行分量发生侧向位移现象。

当电磁波束在两个不同正介质之间发生全反射时，在交界面方向上将伴随着正的Goos-Hanchen位移。而当波束由正介质倾斜入射到异向介质并且发生全反射时，在交界面方向_L将伴随着负的Goos-Hanchen位移。

2 超材料技术发展现状

超材料中左手材料的概念最早由前苏联科学家Veselago于1967年提出，但在近30年内对其的研究几乎处于停滞状态。20世纪90年代，英国物理学家Pendry提出了分别实现负介电常数和负磁导率介质的理论模型，重新开启了该领域的研究。Pendry等研究发现周期性排列的导电金属线对电磁波的响应与等离子体对电磁波的响应行为极为相似，可通过此种方法获得介电常数ε为负的材料。Pendry又进一步研究表明按不同方式排列的导电开口谐振环的电磁响应行为与磁性材料相似，尤其是该结构的磁导率μ在某一特定频率范围为负。

依据Pendry的设计思想，2001年美国加州大学San Diego分校的David Smith等将开环谐振器（SRR）和金属线按照一定的图案周期性排列而首次制造出在微波波段具有负介电常数、负磁导率的二维左手介质，首次证实了负折射现象和超材料中左手材料的存在。自此超材料中左手材料的研究工作成为科学界关注的焦点。

2002年7月，瑞士ETHZ实验室的科学家们宣布制造出三维的左手材料，相关研究成果也发表在当月的美国《应用物理快报》上。2003年是超材料中左手材料研究获得多项突破的一年。美国西雅图Boeing Phantom Works的C. Parazzoli与加拿大University of Toronto电机系的G. Eleftheriades所领导的两组研究人员在实验中直接观测到了负折射定律；2003年，基于科学家们的多项发现，超材料中左手材料的研制进入了美国《科学》杂志评出的年度全球十大科学进展。

2005年，Alu和Engheta提出用超材料作为涂层，通过缩减涂层球的总散射截面来实现球形物体的隐身，引起国内外的广泛关注。Pendry提出通过坐标变换的方法实现大尺寸物体的透明隐身，通过使入射的电磁波在被测物体周围发生弯曲，从而实现隐身。利用这一原理，Schurig等人设计出具有这种特性的超材料，成功使圆形铜柱实现隐身。2006年，基于左手材料思想设计的梯度超介质实现电磁波隐身被美国《Science》杂志评为十大科技突破之一。2009年，崔铁军教授利用超材料制成三维隐身地毯，使电磁波进入隐身地毯之后在其中弯曲行走，绕过隐身地毯所包裹的物体实现隐身效果。

3 超材料技术发展趋势

超材料技术作为新兴技术，当前最迫切的是建立系统超材料理论研究、结构设计和精密实现技术体系，实现超材料从技术向产业的跨越，着力提升超材料的电磁性能，并为这些特殊属性与业界所需要的电磁功能服务找到结合点。目前迫切需要解决的主要技术难题包括：

超材料技术的难点主要包括以下四点：超材料电磁参数提取技术、以电磁特性为导向的超材料结构优化设计技术、超材料结构的精密控制技术以及超材料器件的仿真设计技术。

（1）超材料电磁参数提取技术。超材料的电磁特性设计可以转化为等效介电常数和等效磁导率设计，通过提取超材料结构的等效介电常数和等效磁导率随频率的变化关系，以简化对超材料电磁特性的理解，可加快超材料电磁特性设计周期。

（2）以电磁特性为导向的超材料结构优化设计技术。超材料的设计思路是以某种具有特殊电磁特性的人工结构为基础，材料中所呈现的一些物理性质往往和人工结构中的关键物理尺度有关，通过各种层次的有序结构实现对各种物理量的调制，从而获得自然界中在该层次上无序或无结构的材料所不具备的物理性质。作为一类人工复合材料，超材料奇异的电磁特性与其独特的结构密切相关，如何根据材料的电磁特性需求反演其结构特征是关键。

（3）超材料结构的精密控制技术。超材料的空间电磁响应行为受人工结构尺寸的严格限制，每个结构参数的变化都会对其电磁行为产生重大影响。因此，超材料技术的另一个关键技术是对超材料结构尺寸的精密控制，利用精密加工技术以尽量缩减超材料结构的尺寸公差，最终获得高精度电磁响应特性的超材料结构。

（4）超材料新型器件的仿真设计技术。微波器件问题研究的本质是对器件所产生的空间电磁场分布及其决定场的计算，可归结于求解特定条件下的麦克斯韦方程。超材料微波器件研发的关键是对不同结构超材料器件进行准确的建模和合理的数据分析，从而得出最接近真实情况的仿真结果，实现超材料器件的快速建模仿真、优化设计，最终为通过高性能、低电磁污染超材料器件的制备提供依据。

4 超材料技术的前景

超材料是一个新兴的技术领域，充分利用超材料特殊的电磁响应特性以解决传统材料和技术所不能解决的问题，克服实现超材料的一系列技术难题，推动超材料技术的进一步向前发展，对我国掌握新兴科技的制高点，实现科学技术向成果转化具有重要意义。

参考文献

[1] D.Smith，W.Padilla，et posite medium with simultaneously negative permeability and permittivity.Physical Review Letters，2000，84：4184-4187.

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[3] P.M.Valanju，R.M.Walser，A.P.Valanju.Wave refraction in negative-index media：Always positive and very inhomogeneous，Physical Review Letters， 2002，88（18）：1-4.

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[5] Heungsoo Kim，Joseph S.Melinger，et al.Fabrication of terahertz metamaterials by laser printing.Optics Letters，2010， 35（23）：4039-4041.

第9篇：电磁发射技术范文

关键词：电磁兼容 可靠性 EMC 标准

中图分类号： O441 文献标识码： A 文章编号：

一、电磁干扰

电力系统，特别是发电厂与变电所，在正常和异常运行状态下都会产生或遭受到各种电磁干扰。例如高压电气设备的操作，低压交直流回路内电气设备的操作，短路故障等所产 生的瞬变过程，电气设备周围的静电场和磁场、雷电、电磁波辐射、人体与物体的静电放 电等。电能质量本质上也是一个电磁兼容问题，例如电压波动、电压突降和中断、电源频 率变化、谐波等都会对电气、电子设备的正常运行构成干扰。而电气、电子设备本身由于 其组成部分和局部电路的特性或者它们的工作信号也会形成干扰源，恶化电磁环境，影响 其它设备或系统的正常工作。 干扰能量可以通过多种途径从干扰源耦合到受干扰的没备或系统上，归纳起来可以分为 传导和辐射两大类。传导是指干扰源和受干扰设备间通过互连的导线、互感及静电电容等 而起的耦合作用；辐射则是指干扰源通过空间电磁波的作用对扰对象产生干扰。

二、电磁兼容的意义和内容

电磁兼容技术(Electromagnetic Compatibility 简称 EMC)是以解决实践中的电磁干扰 而出现并发展起来的一门新兴学科。从广义来说，电磁兼容要研究和解决的问题是电气、 电子设备及系统以及人类或动植物在一个共同的电磁环境中的共存问题。它既包括电气、 电子设备之问的相互干扰，也包括电磁环境对人和其他动植物的生理效应，核爆炸电磁脉 冲的影响等。对于电气和电子设备来说，电磁兼容是指设备或系统在规定的电磁环境下不因电磁干扰而降低工作性能，它们本身所发射的电磁能量也不影响其他设备或系统的正常工作，从而达到互不干扰，在共同的电磁环境下一起执行各自功能的共存状态。因此，电磁兼容包括抗干扰（设备或系统抵抗电磁干扰的能力）和电磁发射控制（设备或系统发射 的电磁能量的控制）两个方面。

三、电力系统自动化设备的电磁兼容试验。

电磁兼容试验是电磁兼容标准的核心内容。这里所说的电力系统自动化设备包括继电 保护、自动控制、远动以及相关的通信设备和系统。电磁兼容试验的目的和电磁兼容意义相对应， 电磁兼容试验包括电磁敏感性试验和电磁发射测试两个方面。 电磁兼容试验的目的是：(1)评定被试设备在经受规定严酷等级的电磁干扰时的抗干扰性能； (2)确认被试设备不会发出超过规定电平的传导或辐射干扰。

3.1电磁敏感性试验（抗干扰试验）

电磁敏感性试验（抗干扰试验）主要有低频扰动试验、传导性瞬变和高频干扰试验、磁场敏感度试验以及辐射电磁场干扰试验。其中低频扰动主要指的是设备的交流电源所受到的扰动，但有时也包括直流电源的扰动；而静电放电是指当两种介电常数不同的绝缘材料发生直接接触再分离时，特别是发生相互磨擦时，两者间会发生电荷的转换而带有各自不同的电荷。这种现象称为静电带电（或摩擦带电）。 在地毯上行走时，鞋底上会积累电荷。人穿化纤衣服，衣服间或衣服与座椅的摩擦也会造 成电荷的交换。因为人体是导电的，由于感应，在人体上就产生感应电荷。 人身或物体因摩擦带电而积累的电荷在释放时就发生静电放电。静电放电对设备的影响，有可能是带电人体对设备的直接接触放电，也可能是人对邻近物体或邻近物体之问的放电所引起。前者称直接放电，后者称问接放电

3.2发射试验的目的在于确认被试设备不会发射出超过规定电平的传导或辐射电 磁能量，以免影响其他设备的可靠工作。

由于电工与电子设备的迅速发展，电磁干扰的发射源和对电磁干扰敏感的设备激增，特别是应用微电子技术的设备已经渗透到各个领域，EMC 已成为制约设备与系统性能的重要 因素，普遍引起各国，尤其是工业发达国家的高度重视。EMC 指标已成为标志设备与系统 性能的主要方面，例如欧洲共同体 12 个国家已提议销售到欧共体的产品必须经过电磁兼容试验。因此有人说：产品的电磁兼容性是电子产品进入国际市场的通行证。 我国电力系统已大量采用了集成电路器件和微机构成的继电保护、自动装置和远动装置，这些装置在获取信息和传送信息的过程中，其触角伸向电力系统的各个角落，因而不可避免地要感受到外部电磁环境的影响。

在电力系统应用半导体技术的初期，曾频繁地出现过因一次系统操作而导致继电保护误动的情况，后来已得到解决。近年来随着微电子技术的广泛采用，运行中又逐渐遇到一些新的干扰问题。例如发电厂内强工频磁场干扰计算机监控系统使屏幕显示器的画面扭曲变形和抖动；发、变电站内使用步话机时引起继电保护误动或误发信号，或是使发电机调速器和励磁调节器的调节量大幅度摆动。这些问题已 引起各方面的重视。当然，还有许多影响继电保护与自动化装置运行可靠性的潜在干扰因素。目前在发达国家里已形成了一套完整的 EMC 工作体系，包括理论研究、测试、规范标准 及抗干扰技术等。我国电力系统以往虽进行了一些抗干扰研究工作，也制订了一些标准，但距现实需要和国际的差距仍很大。为了提高电力系统继电保护和自动化装置的可靠性， 确保自动化新技术的顺利发展，并适应工程招标和国际市场与国际合作的需要，亟需加强 EMC 的研究和技术管理工作。

在电力系统内要进行的 EMC 工作是多方面的，主要有： (1)电力系统电磁环境电平的测试和分析研究；(2)专业设备抗干扰措施及电磁兼容性设计研究； (3)专业设备电磁兼容性规范、标准的研究和建立；(4)电磁兼容性测试和模拟技术的研究 ；(5) EMC 试验设备和设施的建立 当前首要的工作是要制订专业设备的电磁兼容性规范、标准和建立相应的 EMC 试验设备 与设施。 通过对标准的执行贯彻， 进一步推动抗干扰措施和电磁兼容性设计的研究和发展， 从而进一步提高电力系统自动化装置与系统的工作可靠性。

参考文献：