基于复合搅拌模式的嵌套混响室法材料屏蔽效能测试技术

大型装备的仪器舱、客机和航天器的客舱、工作舱内部，既有来自外部环境的电磁威胁，也有来自内部空间电子设备的电磁干扰，电磁场与腔室屏蔽墙壁或外壳的多次反射形成了复杂的电磁环境，处在该环境中的材料面临着多种入射方向和极化方式电磁波的辐照。与传统的材料屏蔽效能测试理想化电磁环境不同，混响室能提供各种入射方向和极化方式并存的电磁环境，所以研究混响室法材料屏蔽效能测试技术具有重要意义。本项目针对机械搅拌嵌套混响室屏蔽效能测试方法存在的缺陷，通过建立复合搅拌模式混响室模型，分析品质因数、装载效应对测试结果的影响，修正屏蔽效能定义方法，探索复杂电磁环境对材料的能量耦合规律，研究混响室法与传统测试方法的相关性，寻找重复性好、测试结果贴近实际的屏蔽效能测试技术，解决复杂电磁环境下材料的电磁防护能力评估问题。

混响室测试场能够较好地模拟屏蔽腔体与材料在实际使用中面临的复杂电磁环境，测试结果相对客观和真实。但传统机械搅拌混响方式的某些固有缺陷导致现有混响室条件下的屏蔽效能测试存在诸多不足，为此选取频率搅拌这一前沿技术替代机械搅拌加以解决。在系统研究频率搅拌的相关理论与实现方法的基础上，对该技术在腔体与材料屏蔽效能测试应用中的具体问题展开深入研究，主要研究内容与成果如下：.1、从本征模的角度阐明了频率搅拌技术的混响原理，在此基础上，系统论证了频率搅拌的三种有效实现方式。选取线性扫频这一搅拌方式为主要研究与应用对象，较为全面地检验了频率搅拌混响室最低可用频率、场均匀性与统计特性等技术指标。为减小非零带宽对测试结果的影响，提出了一种频率搅拌关键参数的优化选取方法，为该技术在屏蔽效能测试中的应用奠定了基础。.2、针对混响室屏蔽效能仿真计算量巨大的技术难题，提出一种基于全波解析结合蒙特卡洛的仿真方法，利用叠加平面波构建与混响室场分布特性一致的电磁环境，采用Matlab调用FEKO仿真软件的技术手段，实现了频率搅拌混响室下腔体与材料的屏蔽效能仿真计算。.3、利用频率搅拌替代机械搅拌，采用“矢网+天线”的组合方式实现了对某开缝腔体的屏蔽效能测试。针对测试中暴露出的不足，采用腔体壁面单极子天线的场环境检测方案，实现了对小尺寸微型腔体的屏蔽效能测试；提出一种复合搅拌测试新技术与一种基于滤波的数据处理新方法，突破了单一频率搅拌测试精度低的技术瓶颈。.4、研究了材料在不同场环境下的电磁防护性能，根据平面波反射与折射基本定律，通过理论分析得出了材料电磁屏蔽能力与平面波的入射角和极化状态有关的结论。进一步的仿真计算发现了材料屏蔽复杂场环境的能力要低于屏蔽电磁波垂直辐照时的防护规律。.5、针对现有混响室条件下材料屏蔽效能定义中存在的缺陷，根据能量守恒定律，推导透过测试窗口的归一化功率值，修正了材料屏蔽效能的计算表达式，创建了频率搅拌方式下的材料屏蔽效能测试方法，降低了测试本身导致的计算误差。.6、研制开有测试窗口的小型混响室，构建了基于频率搅拌的材料屏蔽效能测试新平台，实测分析了屏蔽效能定义方式与窗口大小等因素对测试结果的影响。在此基础上，对某织物材料的屏蔽效能进行对比测试研究，结果表明，材料在混响室复杂场下的屏蔽能力低于传统同轴法与屏蔽室法的测试结果，这与之前的仿真结论保持了一致。