CN107221754A - 一种用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面 - Google Patents

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王倞婧
任凯琦
郑箘
李浩祺
冯雁凌
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    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • H01Q15/0026—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective said selective devices having a stacked geometry or having multiple layers
    • H—ELECTRICITY
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    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0071—Active shielding

Abstract

本发明公开了一种用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面，其中，包括多个结构体，设置在印制电路板；结构体的边缘为导体，六个导体边缘的形状组成菱形；该结构体包括：阻抗自适应单元以及导体边缘，每个导体边缘设置有一阻抗自适应单元；多个结构体两两相邻，每个结构体的菱形的一导体边缘与另一相邻的结构体的菱形的一导体边缘共用，并共用导体边缘的阻抗自适应单元。本发明的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面，实现通信系统通信和防护的双重需求，从而提升通信系统实战化的抗打击能力。

Description

一种用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面
技术领域
本发明涉及一种电磁能量自适应表面(the protection ability of energyadaptive surface)技术，特别是一种在通信系统中应用，具备无电磁脉冲攻击时正常通信，有电磁脉冲攻击时屏蔽防护等特性的能量自适应表面。
背景技术
通信设备电磁脉冲防护最有效的手段是屏蔽，而最好的屏蔽材料是金属。但是，金属屏蔽是把双刃剑，在有效屏蔽强电磁脉冲的同时，也阻断了被保护设备的信号收发。在复杂电磁环境中，武器装备既要能够抵御电磁脉冲武器的攻击，又要能正常接收和发送电磁信号，这对强电磁防护提出了更高的要求，即要求建立一种能量选择的防护机制，允许安全电磁信号通过，禁止强电磁信号进入系统。
从理论上讲，要想高效屏蔽电磁波，需要低阻抗的材料；要想高效透射电磁波，则需要高阻抗的材料。这是两种完全不同的需求，一种材料若要同时满足这两种需求，则必须具有变阻抗特性，即在低功率的安全电磁波照射下处于高阻态；在高功率电磁波照射下瞬变为低阻态。同时这种材料要有一个合理的安全阈值，当空间场强大于安全阀值时，材料导电特性发生突变，从高阻态转换到低阻态，对电磁波的作用从允许通过转变为禁止，从而有效避免大于安全阈值的电磁脉冲对被保护设备造成损毁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面，用于解决上述现有技术的问题。
本发明一种用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面，其中，包括多个结构体，设置在印制电路板；结构体的边缘为导体，六个导体边缘的形状组成菱形；该结构体包括：阻抗自适应单元以及导体边缘，每个导体边缘设置有一阻抗自适应单元；多个结构体两两相邻，每个结构体的菱形的一导体边缘与另一相邻的结构体的菱形的一导体边缘共用，并共用导体边缘的阻抗自适应单元。
根据本发明的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面的一实施例，其中，结构体的导体边缘的长度为1厘米。
根据本发明的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面的一实施例，其中，导体边缘为周期性金属导体，
根据本发明的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面的一实施例，其中，印制电路板的材料为FR-4基材。
根据本发明的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面的一实施例，其中，阻抗自适应单元通过焊接在导体边缘的焊盘上。
根据本发明的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面的一实施例，其中，阻抗自适应单元为二极管。
本发明的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面，实现通信系统通信和防护的双重需求，从而提升通信系统实战化的抗打击能力。本发明的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面，结构形式新颖，可水平极化、垂直极化的电磁波均可防御。
附图说明
图1所示为本发明一种用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面的结构体的示意图；
图2所示为用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面的示意图；
图3所示为用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面的立体示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1所示为本发明一种用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面的结构体的示意图，图2所示为用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面的示意图，如图1以及图2所示，用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面包括：多个结构体1，多个结构体1设置在印制电路板2上。每个结构体1的边缘为导体，边缘的形状成菱形。多个结构体1两两相邻，每个结构体1的菱形的一边与另一相邻的结构体1的菱形的一边共用，并具有属于改边的共用的阻抗自适应单元11。结构体1包括：阻抗自适应单元11以及导体边缘12。
图3所示为用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面的立体示意图，如图1至图3所示，结构体1和结构体3之间具有公共边缘13，结构体1和结构体4之间具有共同边缘14，结构体3和结构体4之间具有共同边缘31。边缘14、边缘31以及边缘13之间形成Y形的连接结构。
参考图1，结构体1导体边缘12的长度为1厘米左右。
参考图1，导体边缘12为周期性金属导体，印制电路板2的材料为FR-4基材。
参考图1，阻抗自适应单元11通过焊接技术绑定在导体边缘12的焊盘上。阻抗自适应单元11可以为二极管。
参考图1至图3所示，一般一个印制电路板2上具有数千至数万个结构体1。
本发明的基于Y形结构的能量自适应表面与现有技术相比，具有如下优点：
1、面向通信系统电磁脉冲防护的新型能量自适应表面，突破了无电磁脉冲攻击时，可以正常通信，有电磁脉冲攻击时，可以屏蔽防护的电磁脉冲防护技术。
2、基于独特的镜像对称Y形结构，具有可以防御水平极化、垂直极化电磁波的特性，对入射波的防御能力更强。
3、面向通信系统电磁脉冲防护的新型能量自适应表面，正常通信情况的透波率为83％，屏蔽情况的透波率为0.6％，其性能完全满足通信系统电磁脉冲防护基本要求。
如图1所示，本发明包括周期性金属导体单元(1)、阻抗自适应单元(2)、FR-4基材(3)。所述周期性金属导体单元结构印制在所述基材上，阻抗自适应单元通过焊接技术绑定在所述金属导体单元结构之间的焊盘上。
本发明的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面，能够满足无电磁脉冲攻击时，可以正常通信，有电磁脉冲攻击时，可以屏蔽防护。是一种利用强电磁效应改变阻抗特性、实现能量选择的电磁防护表面。这种电磁防护表面利用了电磁脉冲的强电场效应，在电磁脉冲作用瞬间感应出高电压，使其由高阻态变为低阻态，从而起屏蔽作用；对于正常的电磁波，由于其强度比较弱，感应的电压也很小，不足以使其从高阻态转换到低阻态，电磁波可以顺利通过，从而实现了强弱电磁信号的能量选择，有效地保证了武器装备的电磁安全。
本发明的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面，实现通信系统通信和防护的双重需求，从而提升通信系统实战化的抗打击能力。本发明的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面，结构形式新颖，可水平极化、垂直极化的电磁波均可防御。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面，其特征在于，包括多个结构体，设置在印制电路板；
结构体的边缘为导体，六个导体边缘的形状组成菱形；
该结构体包括：阻抗自适应单元以及导体边缘，每个导体边缘设置有一阻抗自适应单元；
多个结构体两两相邻，每个结构体的菱形的一导体边缘与另一相邻的结构体的菱形的一导体边缘共用，并共用导体边缘的阻抗自适应单元。
2.如权利要求1所述的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面，其特征在于，结构体的导体边缘的长度为1厘米。
3.如权利要求1所述的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面，其特征在于，导体边缘为周期性金属导体。
4.如权利要求1所述的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面，其特征在于，印制电路板的材料为FR-4基材。
5.如权利要求1所述的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面，其特征在于，阻抗自适应单元通过焊接在导体边缘的焊盘上。
6.如权利要求1所述的用于通信系统电磁脉冲防护的电磁能量自适应表面，其特征在于，阻抗自适应单元为二极管。
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