專利名稱：腔體結(jié)構(gòu)周圍電磁環(huán)境強(qiáng)度的判別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁防護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種腔體結(jié)構(gòu)周圍電磁環(huán)境強(qiáng)度的判別方法。
背景技術(shù)：
船舶平臺上，散射體所包圍的開放空間(沒有明確的封閉邊界)可視為一種腔體 結(jié)構(gòu)。構(gòu)成腔體結(jié)構(gòu)的散射體為敏感設(shè)備。腔體對電磁環(huán)境具有放大作用，使得周圍敏感 設(shè)備所處的電磁環(huán)境超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，進(jìn)而引發(fā)電磁安全性問題。隨著各種載體裝備的敏感設(shè)備和系統(tǒng)數(shù)量增加，使得載體平臺空間日漸擁擠，腔 體電磁效應(yīng)帶來的電磁危害性問題將日益嚴(yán)重。因此，在船舶平臺總體設(shè)計方案初步確定， 敏感設(shè)備和強(qiáng)輻射源的幾何尺寸和布置位置已知的前提下，如何對強(qiáng)輻射源周圍由敏感設(shè) 備構(gòu)成的腔體結(jié)構(gòu)附近電磁環(huán)境強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)估，是加強(qiáng)敏感設(shè)備和船舶平臺電磁安全性設(shè) 計和電磁防護(hù)設(shè)計能力的一道難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種腔體結(jié)構(gòu)周圍電磁環(huán)境強(qiáng)度的判別方法， 為敏感設(shè)備電磁安全性設(shè)計和電磁防護(hù)設(shè)計提供參考依據(jù)。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為腔體結(jié)構(gòu)周圍電磁環(huán)境強(qiáng)度的 判別方法，其特征在于它包括以下幾個步驟1)依照船舶設(shè)計方案，在商用電磁場仿真軟件中建立船舶平臺，船舶平臺上包括 輻射天線和散射體，在兩個散射體周圍任取一點作為觀察點；2)運(yùn)用商用電磁場仿真軟件，獲取觀察點的電場強(qiáng)度隨輻射天線工作頻率的響應(yīng) 曲線，若響應(yīng)曲線出現(xiàn)了明顯的場強(qiáng)尖峰，則說明這兩個散射體構(gòu)成了腔體結(jié)構(gòu)，并在場強(qiáng) 尖峰所對應(yīng)的頻率時出現(xiàn)腔體電磁效應(yīng)；3)設(shè)與輻射天線距離較近的散射體為第一個散射體，與輻射天線距離較遠(yuǎn)的散射 體為第二個散射體，獲取輻射天線到第一個散射體的直線距離D、第一個散射體的長度a、 第一個散射體與第二個散射體的間距d、輻射天線的最大尺度L，所有長度單位均為米；4)第一次判斷通過下列公式判斷腔體在輻射天線工作的短波全頻段范圍內(nèi)位 于輻射天線的何種場區(qū)a、若+ Ω +，則說明腔體處于輻射天線的近場區(qū)；b、若(￡) + α)〉|，則說明腔體處于輻射天線的遠(yuǎn)場區(qū)；C、若(1) + +幻〉_或(￡> +妁<|，則說明腔體的一部分處于輻射天線的近場 區(qū)，另一部分處于輻射天線的遠(yuǎn)場區(qū)；5)根據(jù)第一次判斷結(jié)果，判別腔體周圍電磁環(huán)境強(qiáng)度
若腔體處于的場區(qū)為上述步驟a，則說明腔體周圍電場強(qiáng)度較大，結(jié)束判斷；若腔 體處于的場區(qū)為上述步驟b，則說明腔體周圍電場強(qiáng)度較小，但腔體電磁效應(yīng)依舊存在，結(jié) 束判斷；若腔體處于的場區(qū)為上述步驟c，則進(jìn)行第二次判斷。6)第二次判斷依據(jù)出現(xiàn)腔體電磁效應(yīng)的頻率f'，判斷出現(xiàn)腔體電磁效應(yīng)時腔 體所處輻射天線的場區(qū)，f'單位為MHz d、若(D + a + i0<|/，則說明此時腔體處于近場區(qū)；e、若(Z) + fl)〉|/’，則說明此時腔體處于遠(yuǎn)場區(qū)；f、若(￡> + +句>|/且(1) +妁<|/，則說明此時腔體的一部分處于輻射天線
的近場區(qū)，另一部分處于輻射天線的遠(yuǎn)場區(qū)；7)根據(jù)第二次判斷的結(jié)果，判別腔體結(jié)構(gòu)周圍電磁環(huán)境強(qiáng)度若腔體處于的場區(qū)為上述步驟d，腔體周圍電場強(qiáng)度較大；若腔體處于的場區(qū)為 上述步驟e，腔體周圍電場強(qiáng)度較小但腔體電磁效應(yīng)依舊存在；若腔體處于的場區(qū)為上述 步驟f，腔體周圍電場強(qiáng)度次之。按上述方案，所述的商用電磁場仿真軟件為FEKO軟件。按上述方案，所述的船舶平臺上包括有兩個或兩個以上散射體。本發(fā)明所依據(jù)的電磁學(xué)理論為圍繞著輻射天線的場可劃分為兩個主要的區(qū)域， 接近天線的區(qū)域稱為近場區(qū)或菲涅耳(Fresnel)區(qū)，離輻射天線較遠(yuǎn)的稱為遠(yuǎn)場區(qū)或夫瑯
21}
和費(fèi)(Fraimhofer)區(qū)。兩區(qū)的分界面可取為半徑W =；式中，R表示從觀察點到天線的λ。
距離；L表示天線的最大尺度；λ表示工作波長。根據(jù)上述近遠(yuǎn)場關(guān)系式，構(gòu)建了其與第一 個散射體長度a、兩個散射體間距d、輻射天線到第一個散射體的直線距離D之間的相關(guān)性， 從而初步判別出腔體在輻射天線工作頻率的短波全頻段范圍內(nèi)位于輻射天線的何種場區(qū)。在短波全頻段范圍內(nèi)，腔體全部位于天線的近場區(qū)，則滿足如下關(guān)系式
/Φ,30]⑴式中，f表示輻射天線的工作頻率。在短波全頻段范圍內(nèi)，腔體全部位于天線的遠(yuǎn)場區(qū)，則滿足如下關(guān)系式
300χ(￡> + α) …、2
f <-SL 300χ(Ζ) + α) ^ , 、L2
\J2L2 =^ -H——^->30 =^ (D + a)> —
2 丄2v ‘ 5
t/e[3,30](2) 在短波全頻段內(nèi)，腔體部分位于天線的近場區(qū)，其余部分位于天線的遠(yuǎn)場區(qū)，則滿 足如下關(guān)系式<formula>formula see original document page 5</formula>當(dāng)滿足(3)或(4)時，則需要依據(jù)出現(xiàn)腔體電磁效應(yīng)的頻率f'，進(jìn)一步判斷此時 腔體所處輻射天線的場區(qū)。腔體位于遠(yuǎn)場，則滿足如下關(guān)系式
<formula>formula see original document page 5</formula>腔體部分位于近場、部分位于遠(yuǎn)場，則滿足如下關(guān)系式
<formula>formula see original document page 5</formula>腔體位于近場，則滿足如下關(guān)系式
<formula>formula see original document page 5</formula>當(dāng)船舶平臺上有多個散射體構(gòu)成的腔體時，可以轉(zhuǎn)換為兩個散射體構(gòu)成的腔體， 用本方法加以判斷。本發(fā)明的有益效果為1、對強(qiáng)輻射源周圍由敏感設(shè)備構(gòu)成的腔體結(jié)構(gòu)附近電磁環(huán) 境強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)估；2、為敏感設(shè)備電磁安全性設(shè)計和電磁防護(hù)設(shè)計提供參考依據(jù)。


圖1為本發(fā)明的流程2為腔體結(jié)構(gòu)示意3為觀察點的電場強(qiáng)度隨輻射天線工作頻率的響應(yīng)曲線
具體實施例方式圖1為本發(fā)明的流程圖，依照船舶設(shè)計方案，在FEKO軟件中建立船舶平臺，船舶平 臺上有輻射天線和兩個散射體，如圖2所示，其中，第一個散射體長度a = 2. 3m,寬度b = 1. 96m,高度c = 6. 3m ；第一個散射體與第二個散射體的間距d = 1. 2m。輻射天線的饋點坐 標(biāo)為(_5，0，0)，即輻射天線到第一個散射體的直線距離D = 5m。輻射天線長度L= 10m，發(fā) 射功率為2000W。需要研究的觀察點P的坐標(biāo)為(1. 2,0. 98，6. 6)。假設(shè)只有第一個散射體，運(yùn)用FEKO軟件計算分析，獲取觀察點P的電場強(qiáng)度隨輻 射天線工作頻率的響應(yīng)曲線(作為參考曲線)；假設(shè)有第一個散射體和第二個散射體，運(yùn)用 FEKO軟件計算分析，獲取觀察點P的電場強(qiáng)度隨輻射天線工作頻率的響應(yīng)曲線，如圖3所 示。兩條響應(yīng)曲線對比后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)存在兩個散射體時，出現(xiàn)了明顯的場強(qiáng)尖峰現(xiàn)象，因此，圖 2中的兩個散射體構(gòu)成了腔體結(jié)構(gòu)，并在場強(qiáng)尖峰所對應(yīng)的頻率時出現(xiàn)腔體電磁效應(yīng)。
將D、a、d、L 分別代入公式(1)、⑵、(3)和(4)，發(fā)現(xiàn)<formula>formula see original document page 6</formula> (3)和(4)，說明在
短波全頻段內(nèi)，腔體的一部分位于近場區(qū)，另一部分位于遠(yuǎn)場區(qū)。根據(jù)理論推導(dǎo)，需要依據(jù)出現(xiàn)腔體電磁效應(yīng)的頻率f'，進(jìn)一步判斷此時腔體所處 輻射天線的場區(qū)。由圖3可知，出現(xiàn)腔體電磁效應(yīng)的頻率f' = 18MHz，則=12。由于
<formula>formula see original document page 6</formula>，滿足公式(7)，說明出現(xiàn)腔體電磁效應(yīng)時腔體位于輻射天線的近場 區(qū)，腔體周圍電場強(qiáng)度較大。
權(quán)利要求
腔體結(jié)構(gòu)周圍電磁環(huán)境強(qiáng)度的判別方法，其特征在于它包括以下幾個步驟1)依照船舶設(shè)計方案，在商用電磁場仿真軟件中建立船舶平臺，船舶平臺上包括輻射天線和散射體，在兩個散射體周圍任取一點作為觀察點；2)運(yùn)用商用電磁場仿真軟件，獲取觀察點的電場強(qiáng)度隨輻射天線工作頻率的響應(yīng)曲線，若響應(yīng)曲線出現(xiàn)了明顯的場強(qiáng)尖峰，則說明這兩個散射體構(gòu)成了腔體結(jié)構(gòu)，并在場強(qiáng)尖峰所對應(yīng)的頻率時出現(xiàn)腔體電磁效應(yīng)；3)設(shè)與輻射天線距離較近的散射體為第一個散射體，與輻射天線距離較遠(yuǎn)的散射體為第二個散射體，獲取輻射天線到第一個散射體的直線距離D、第一個散射體的長度a、第一個散射體與第二個散射體的間距d、輻射天線的最大尺度L，所有長度單位均為米；4)第一次判斷通過下列公式判斷腔體在輻射天線工作的短波全頻段范圍內(nèi)位于輻射天線的何種場區(qū)a、若則說明腔體處于輻射天線的近場區(qū)；b、若則說明腔體處于輻射天線的遠(yuǎn)場區(qū)；c、若或則說明腔體的一部分處于輻射天線的近場區(qū)，另一部分處于輻射天線的遠(yuǎn)場區(qū)；5)根據(jù)第一次判斷結(jié)果，判別腔體周圍電磁環(huán)境強(qiáng)度若腔體處于的場區(qū)為上述步驟a，則說明腔體周圍電場強(qiáng)度較大，結(jié)束判斷；若腔體處于的場區(qū)為上述步驟b，則說明腔體周圍電場強(qiáng)度較小，但腔體電磁效應(yīng)依舊存在，結(jié)束判斷；若腔體處于的場區(qū)為上述步驟c，則進(jìn)行第二次判斷。6)第二次判斷依據(jù)出現(xiàn)腔體電磁效應(yīng)的頻率f′，判斷出現(xiàn)腔體電磁效應(yīng)時腔體所處輻射天線的場區(qū)，f′單位為MHzd、若則說明此時腔體處于近場區(qū)；e、若則說明此時腔體處于遠(yuǎn)場區(qū)；f、若且則說明此時腔體的一部分處于輻射天線的近場區(qū)，另一部分處于輻射天線的遠(yuǎn)場區(qū)；7)根據(jù)第二次判斷的結(jié)果，判別腔體結(jié)構(gòu)周圍電磁環(huán)境強(qiáng)度若腔體處于的場區(qū)為上述步驟d，腔體周圍電場強(qiáng)度較大；若腔體處于的場區(qū)為上述步驟e，腔體周圍電場強(qiáng)度較小但腔體電磁效應(yīng)依舊存在；若腔體處于的場區(qū)為上述步驟f，腔體周圍電場強(qiáng)度次之。FSA00000090871000011.tif,FSA00000090871000012.tif,FSA00000090871000013.tif,FSA00000090871000014.tif,FSA00000090871000015.tif,FSA00000090871000016.tif,FSA00000090871000017.tif,FSA00000090871000018.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔體結(jié)構(gòu)周圍電磁環(huán)境強(qiáng)度的判別方法，其特征在于所述 的商用電磁場仿真軟件為FEKO軟件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的腔體結(jié)構(gòu)周圍電磁環(huán)境強(qiáng)度的判別方法，其特征在于 所述的船舶平臺上包括有兩個或兩個以上散射體。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種腔體結(jié)構(gòu)周圍電磁環(huán)境強(qiáng)度的判別方法，依照船舶設(shè)計方案，在商用電磁場仿真軟件中建立船舶平臺，依據(jù)電磁學(xué)理論根據(jù)輻射天線周圍近遠(yuǎn)場關(guān)系式，構(gòu)建了其與散射體和輻射天線的各項參數(shù)之間的相關(guān)性，從而初步判別出腔體在輻射天線工作頻率的短波全頻段范圍內(nèi)位于輻射天線的何種場區(qū)；若腔體一部分處于遠(yuǎn)場區(qū)、另一部分處于近場區(qū)，則再根據(jù)出現(xiàn)腔體電磁效應(yīng)的頻率，進(jìn)一步判斷此時腔體所處輻射天線的場區(qū)。本發(fā)明對強(qiáng)輻射源周圍由敏感設(shè)備構(gòu)成的腔體結(jié)構(gòu)附近電磁環(huán)境強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)估，為敏感設(shè)備電磁安全性設(shè)計和電磁防護(hù)設(shè)計提供參考依據(jù)。
文檔編號G01R29/08GK101819237SQ20101014609
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者侯冬云, 宋東安, 張崎, 易學(xué)勤, 潘曉敏, 黃松高 申請人:中國艦船研究設(shè)計中心