基于波形重建的时域屏蔽效能计算及表征方法研究

屏蔽体的电磁屏蔽效果主要通过计算其屏蔽效能SE( Shielding Effectiveness)来进行评价。现行的测试标准主要是使用正弦连续波的测量方法进行屏蔽效能的测试，其结果以幅频特性曲线表征。但随着对高功率电磁脉冲干扰的研究发现，仅通过频域测量还不能完全表征屏蔽体对时域脉冲场的屏蔽效能，而目前还没有统一的屏蔽体电磁脉冲屏蔽效能测试方法和标准。本项目针对目前电磁脉冲场测试设备缺乏的现状，主要研究分析利用现有标准体系中的频域测量结果估计电磁脉冲作用下屏蔽体的时域响应，进而研究时域屏蔽效能的评价指标和计算方法，并进行试验验证，提出适于描述屏蔽体时域屏蔽效能的表征方法，旨在解决复杂电磁环境下电子设备的电磁脉冲防护能力评估问题。

本项目围绕电磁脉冲时域屏蔽效能的表征问题，在分析国内外屏蔽效能时频表征方法的基础上，研究了峰值屏蔽效能与能量屏蔽效能表征方法优缺点和适用条件。开展了最小相位方法估计屏蔽体时域响应的建模方法研究，建立了电磁脉冲屏蔽效能验证测试系统，仿真和实验验证表明常规最小相位建模方法稳定性差，极易受噪声干扰。为解决这些缺点，本项目提出了一种复向量拟合法与最小相位法相结合的VF-MP法，仿真和试验证明该方法能适用于屏蔽体电磁脉冲屏蔽效能的估计，为复杂电磁环境下电子设备的电磁脉冲防护能力评估提供了一种新的分析手段。具体研究工作和结论如下：.（1）设计了不同截止频率的高、低通滤波器来模拟屏蔽体对电磁脉冲的屏蔽，分析了屏蔽体对电磁脉冲时域波形参数的影响。结果表明：对于高通滤波器特征屏蔽体，随着下限截止频率的增大，脉冲的上升时间和脉宽减小，直至出现负半周期的脉冲；对于低通滤波器特征屏蔽体，随着上限截止频率的减小，脉冲的上升时间、下降时间和脉宽逐渐增大。.（2）对比分析了电磁脉冲屏蔽效能两种表征方法—峰值屏蔽效能与能量屏蔽效能的适用范围。计算结果表明：高通滤波器特征屏蔽体的峰值屏蔽效能与能量屏蔽效能基本一致，而低通滤波器特征屏蔽体的峰值屏蔽效能明显大于能量屏蔽效能。如果屏蔽前后，脉冲的上升时间变化不大，峰值屏蔽效能和能量屏蔽效能可以取得基本一致的结果，此时使用能量屏蔽效能可以获得更好的一致性和重复性。.（3）计算了平面波与电磁脉冲分别作用下开缝屏蔽体的内部电磁场分布，获得了缝隙和孔洞的尺寸与电磁脉冲时域响应的关系曲线。研究了基于最小相位法的幅频谱估计时域响应的方法，建立了适用于方法验证的屏蔽箱法脉冲屏蔽效能测试系统和法兰同轴法脉冲屏蔽效能测试系统，通过仿真计算和实测数据对该重建方法进行验证，分析了该方法的局限性和适用范围。.（4）为解决常规最小相位法波形重建的缺陷和不足，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，并引入改进的柯氏法求解最小相位序列。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。对于不能近似满足最小相位系统假设的情况，VF-MP方法估计波形与实际响应波形有较大差距，但是可用作脉冲屏蔽效能测试中的前期预估。