在高空核电磁脉冲辐射下的舰船电磁特性研究

摘要

高空核电磁脉冲具有包含能量高、形成场强高、作用范围广等特点，能够通过各种途径耦合到电子系统中，高空核电磁脉冲对电子系统或设备已构成了非常严重的威胁。现代化舰船上都装备有多种多样的电子系统和设备，因此，研究高空核电磁脉冲对舰船电磁环境的影响具有重要意义。
　　 本文首先介绍了高空核电磁脉冲的产生机理及其主要特点，并给出了几种目前已有的波形表述标准。接着对高空核电磁脉冲源的等效方法展开了研究，本文采用的是频域研究方法，即将高空核电磁脉冲时域波形进行傅里叶变换后在频域下进行分析；本文设计了一个角锥喇叭天线，用于等效核电磁脉冲源向舰船辐射电磁波。
　　 本文通过对电磁计算方法的研究比较得出，适合对电大尺寸的舰船的电磁环境进行计算的方法是物理光学法与物理绕射理论相结合的方法。然后在利用Ship EDF舰船电磁环境仿真软件研究时，用等效核电磁脉冲源向舰船辐射，采用上述计算方法对舰船在高空核电磁脉冲辐射下的电磁特性进行了仿真研究。为了研究舰船桅杆等特定结构对舰船电磁环境的影响，本文考察了在舰船没有桅杆、舰船既没有桅杆又没有部分建筑和完整舰船三种情况下的舰船电磁环境特性；为了研究辐射方向对舰船电磁环境影响，本文选取对舰船垂直辐射和对舰船倾斜45度辐射两个具有代表性的角度对舰船上述三种结构电磁环境进行仿真研究。
　　 通过仿真结果可以看出，随着舰船结构逐层增加，舰船结构复杂度增大，由于反射和绕射等散射场的存在，造成舰船周围电磁环境也随之越来越复杂，桅杆和上层建筑附近电场强度较大，且电场强度分布极不均匀。现代化舰船上，复杂多样的电子设备往往集中在桅杆及上层建筑处，因此，本文的研究对舰船的高空核电磁脉冲防护具有一定的参考价值。