专利名称：：周期性腔体电磁效应控制方法
技术领域：
：本发明涉及一种腔体电磁效应控制方法。
背景技术：
：船舶平台上布置的众多电子设备和金属结构统称为散射体，散射体所包围的开放空间(没有明确的封闭边界)可视为一种复杂腔体结构。其中，由船舶平台上多个相同尺寸的散射体构成的腔体称为周期性腔体结构。腔体对电磁环境具有放大作用，即腔体会使散射体周围的电场强度在某些频率上突然增强。这种现象可称之为腔体电磁效应。该现象的出现将会导致一系列的电磁安全性问题。随着船舶平台上装备的敏感设备和系统数量增力口，船舶平台空间电磁环境日益复杂，腔体电磁效应带来的电磁危害性问题将愈加严重。
发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种腔体电磁效应控制方法，为电子设备载体平台敏感设备的电磁防护设计提供了方法。本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为周期性腔体电磁效应控制方法，其特征在于它包括以下几个步骤(1)在计算机中运用商用电磁场仿真软件按照船舶平台上散射体的电磁结构建立仿真模型；(2)在仿真模型中的散射体周围任取一点作为需要研究的观察点；(3)在商用电磁场仿真软件中仿真，并计算分析，获取观察点在不同发射频率下的电场强度；(4)若观察点的电场强度发生突变，说明出现腔体电磁效应，则采取以下方法进行控制a、若船舶平台总体设计方案已经定型，则降低发射设备的功率，并将新数据重新输入商用电磁场仿真软件计算分析，重新获取观察点在不同发射频率下的电场强度，如此反复，直至观察点的电场强度未发生突变；b、若船舶平台总体设计方案未定型，则改变船舶平台上腔体结构的几何尺寸，或降低发射设备的功率，并将新数据重新输入商用电磁场仿真软件，按照新的电磁结构改变仿真模型的参数，并计算分析，重新获取观察点的电场强度，如此反复，直至观察点的电场强度未发生突变。按上述方案，改变船舶平台上腔体结构的几何尺寸，是指改变腔体宽度、腔体高度或腔体长度；其中，腔体宽度为散射体的宽度；腔体高度即是散射体高度；腔体长度是关于散射体长度和散射体间距的参数，腔体长度等于构成此腔体的所有散射体长度与散射体间距之和。按上述方案，通过改变散射体宽度、散射体高度或腔体结构与发射设备之间的距离，从而改变腔体结构的几何尺寸；当散射体间距大于等于二分之一波长时，腔体结构被破坏，观察点的电场强度不会发生突变；波长为所述的发射设备的工作波长。按上述方案，所述的商用电磁场仿真软件为FEKO软件。本发明的工作原理为针对船舶平台总体设计方案未定型时，电子设备的几何尺寸和布置位置都可以进行调整的前提下，提出周期性腔体电磁效应的控制方法，为电子设备的电磁安全性设计提供了设计和布置依据。同时，针对船舶平台总体设计方案已定型，电子设备的几何尺寸和布置位置都已确定的特点，提出了相应的周期性腔体电磁效应控制方法，为电子设备的电磁防护设计提供了方法。本发明的有益效果为1、针对船舶平台方案处于不同的总体设计阶段，提出相应的腔体电磁效应控制方法；2、有效降低电子设备布置区域在谐振频率处的电场强度；3、减少由于腔体电磁效应弓I发的电磁安全性问题。图1为本发明的流程2为腔体结构示意图具体实施例方式以下结合附图进一步说明本发明。图1为本发明的流程图。在计算机中运用FEKO按照船舶平台上散射体的电磁结构建立仿真模型，设定某一腔体结构的宽度为C1、高度为C2、长度为C3，构成腔体结构的两个散射体长度相等，均为a，如图2所示。其中，腔体的宽度C1即是散射体的宽度b，且C1=b=1.96m；腔体的高度C2即是散射体的高度c，且C2=c=6.3m；腔体的长度C3是关于散射体长度a和散射体间距d的参数，C3=2a+d,且a=1.8m、d=1.2m。取距离短波大功率发射天线最近的散射体左下角为原点，短波大功率发射天线的馈点坐标为(_5，0，0)，天线长度为10m，发射功率为2000W。在FEKO中仿真，并计算分析，获取需要研究的观察点的电场强度。取坐标为(1.2，0.98，6.6)的P点为观察点。P点在不同发射频率下的电场强度如表1所示，在18MHz时P点的电场强度发生突变，说明出现显著的腔体电磁效应。表IP点的电场强度频率(MHz)场强(V/m)频率(MHz)场强(V/m)频率(MHz)场强(V/m)~~3410.913169.623925~217.014155.824%7~~5143.515145.025986~~6121.616162.126101.0~~7122.617262.127102.0<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>实施例一船舶平台总体设计方案未定型，通过增加散射体的长度来控制周期性腔体电磁效应。将散射体的长度a分别增加为2.3m、3m、4m，按照新的电磁结构改变仿真模型的参数，计算分析得到P点的电场强度分别如表2、3、4所示。表2P点的电场强度(a=2.3m)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表3P点的电场强度(a=3m)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表4P点的电场强度(a=4m)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例二船舶平台总体设计方案未定型，通过增加散射体的宽度来控制周期性腔体电磁效应。将散射体的宽度b分别增加为2.46m、4m、6m，按照新的电磁结构改变仿真模型的参数，计算分析得到P点的电场强度分别如表5、6、7所示。表5P点的电场强度(b=2.46m)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表6P点的电场强度(b=4m)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>频率(MHz)场强(V/m)频率(MHz)场强(V/m)频率(MHz)场强(V/m)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>实施例三船舶平台总体设计方案未定型，通过增加散射体的间距来控制周期性腔体电磁效应。将散射体的间距d分别增加为4m、7m、14m，按照新的电磁结构改变仿真模型的参数，计算分析得到P点的电场强度分别如表8、9、10所示。表8P点的电场强度(d=4m)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表9P点的电场强度(d=7m)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表10P点的电场强度(d=14m)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>实施例四船舶平台总体设计方案未定型，通过增加腔体与发射天线之间的距离来控制周期性腔体电磁效应。将短波大功率发射天线的馈点坐标分别改为(_8，0，0)、(_10，0，0)，按照新的电磁结构改变仿真模型的参数，计算分析得到P点的电场强度分别如表11和表12所示。表11P点的电场强度(天线的馈点坐标(_8，0，0))<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表12P点的电场强度(天线的馈点坐标(_10，0，0))<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>实施例五船舶平台总体设计方案已定型，通过降低发射设备的功率来控制周期性腔体电磁效应。将短波大功率发射天线的发射功率分别改为1000W、500W，得到P点的电场强度分别如表13和表14所示。表13P点的电场强度(天线的发射功率为1000W)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>~表14P点的电场强度(天线的发射功率为500W)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>由此可见，本发明提出的周期性腔体电磁效应控制方法能够有效地降低谐振频率处的电场强度，减小船舶平台上装备的敏感设备出现电磁安全性问题的可能性。对于非周期性腔体结构，本发明方法也同样适用。权利要求周期性腔体电磁效应控制方法，其特征在于它包括以下几个步骤(1)在计算机中运用商用电磁场仿真软件按照船舶平台上散射体的电磁结构建立仿真模型；(2)在仿真模型中的散射体周围任取一点作为需要研究的观察点；(3)在商用电磁场仿真软件中仿真，并计算分析，获取观察点在不同发射频率下的电场强度；(4)若观察点的电场强度发生突变，说明出现腔体电磁效应，则采取以下方法进行控制a、若船舶平台总体设计方案已经定型，则降低发射设备的功率，并将新数据重新输入商用电磁场仿真软件计算分析，重新获取观察点在不同发射频率下的电场强度，如此反复，直至观察点的电场强度未发生突变；b、若船舶平台总体设计方案未定型，则改变船舶平台上腔体结构的几何尺寸，或降低发射设备的功率，并将新数据重新输入商用电磁场仿真软件，按照新的电磁结构改变仿真模型的参数，并计算分析，重新获取观察点的电场强度，如此反复，直至观察点的电场强度未发生突变。2.根据权利要求1所述的周期性腔体电磁效应控制方法，其特征在于改变船舶平台上腔体结构的几何尺寸，是指改变腔体宽度、腔体高度或腔体长度；其中，腔体宽度为散射体的宽度；腔体高度即是散射体高度；腔体长度是关于散射体长度和散射体间距的参数，腔体长度等于构成此腔体的所有散射体长度与散射体间距之和。3.根据权利要求2所述的周期性腔体电磁效应控制方法，其特征在于通过改变散射体宽度、散射体高度或腔体结构与发射设备之间的距离，从而改变腔体结构的几何尺寸；当散射体间距大于等于二分之一波长时，腔体结构被破坏，观察点的电场强度不会发生突变；波长为所述的发射设备的工作波长。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的周期性腔体电磁效应控制方法，其特征在于所述的商用电磁场仿真软件为FEKO软件。全文摘要本发明针对船舶平台方案未定型时，电子设备的几何尺寸和布置位置都可以进行调整的前提下，提出周期性腔体电磁效应的控制方法，为电子设备的电磁安全性设计提供了设计和布置依据；同时，针对船舶平台方案的总体设计定型后，电子设备的几何尺寸和布置位置都已确定的特点，提出了相应的周期性腔体电磁效应控制方法，为电子设备的电磁防护设计提供了方法。本发明有效降低电子设备布置区域在谐振频率处的电场强度，减少由于腔体电磁效应引发的电磁安全性问题。文档编号H05K9/00GK101808497SQ20101012868公开日2010年8月18日申请日期2010年3月18日优先权日2010年3月18日发明者侯冬云,喻菁,张崎,方重华,谢大刚,谭辉申请人:中国舰船研究设计中心