本發(fā)明涉及電磁防護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷。

背景技術(shù)：

電磁脈沖具有作用范圍廣，峰值場(chǎng)強(qiáng)高，上升時(shí)間短，頻率范圍寬，殺傷力大等特點(diǎn)，不僅對(duì)當(dāng)代不斷小型化和集成化的電子信息系統(tǒng)構(gòu)成了威脅，還會(huì)對(duì)人體造成不同程度的損害，成為了極大的隱患，而電磁脈沖武器的出現(xiàn)和日趨成熟更是嚴(yán)重影響了世界各國(guó)的軍事安全和社會(huì)穩(wěn)定。

基于不同的用途，現(xiàn)有的防護(hù)方法可分為電路級(jí)防護(hù)方法和空間級(jí)防護(hù)方法，前者用于防護(hù)電路中的傳導(dǎo)電磁脈沖，后者用于防護(hù)空間中的電磁脈沖場(chǎng)。電路級(jí)防護(hù)器件主要有限幅器、濾波器等，現(xiàn)有的各種電路級(jí)防護(hù)器件在防護(hù)帶寬上受到限制，存在插入損耗而且在高功率電磁脈沖的作用下也會(huì)出現(xiàn)插入損耗增大、噪聲系數(shù)變壞等永久性的損傷?？臻g級(jí)防護(hù)方法主要有頻率選擇表面，能量選擇表面，超材料吸波體，以及新型材料(例如納米材料、石墨烯、等離子體)。它們的防護(hù)帶寬都是有限的，而且不能保證完全反射吸收或衰減掉電磁脈沖，被防護(hù)的物體或多或少還是會(huì)受到電磁脈沖的影響，且能量選擇表面在防護(hù)功能完全開(kāi)啟前還存在一段時(shí)間的電磁波泄露，存在一定隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷，旨在解決對(duì)電磁脈沖屏蔽的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷，所述圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷由多個(gè)不規(guī)則多邊形的防護(hù)層疊加組成，其中，每一個(gè)不規(guī)則多邊形的防護(hù)層從里到外設(shè)置多個(gè)防護(hù)單元；

每個(gè)防護(hù)單元的介電常數(shù)為ε，磁導(dǎo)率為μ，其中，

其中，X_i,Y_i為防護(hù)層的頂點(diǎn)坐標(biāo)，τ為防護(hù)層的外輪廓線與內(nèi)輪廓線之間的縮放比例，x及y為防護(hù)單元的中心點(diǎn)坐標(biāo)。

優(yōu)選的，所述不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷的底部設(shè)置有一個(gè)環(huán)形接地板，所述不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷內(nèi)設(shè)置多個(gè)金屬化管，所述金屬化管垂直穿過(guò)所述環(huán)形防護(hù)層并與所述環(huán)形接地板連接，所述金屬化管與所述防護(hù)單元連接，所述金屬化管上設(shè)置有多個(gè)金屬化孔；

所述防護(hù)單元包括第一電感、第二電感、第三電感、第四電感、第五電感、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容，其中，第一電感、第二電感、第三電感、第四電感通過(guò)導(dǎo)線連接成正方形結(jié)構(gòu)串聯(lián)，所述第五電感的一端在第一電感及第四電感之間連接，所述第五電感的另一端在第二電感及第三電感之間連接，所述第一電容連接于第一電感與第二電感之間串聯(lián)的導(dǎo)線，所述第二電容連接于第一電感與第四電感之間串聯(lián)的導(dǎo)線，所述第三電容連接于第二電感與第三電感之間串聯(lián)的導(dǎo)線，所述第四電容連接于第三電感與第四電感之間串聯(lián)的導(dǎo)線，所述第一電容、第二電容、第三電容及第四電容各自連接一個(gè)金屬化孔，第二電感及第四電感的電感值均為4L₁，所述第五電感的電感值為2L₂，第一電感及第三電感的電感值均為4L₃，第一電容、第二電容、第三電容及第四電容的電容值均為C/4。其中，C＝ε_zzd，d為防護(hù)單元的長(zhǎng)度，L₁、L₂及L₃均為電感值，C為電容值。

優(yōu)選的，d的計(jì)算方式如下：d＝λ/3，λ＝C/f，C為光速常量、f為電磁脈沖能量集中的頻率范圍對(duì)應(yīng)的最大頻率。

優(yōu)選的，所述電磁脈沖頻率為三角形電磁脈沖、矩形電磁脈沖、正弦電磁脈沖或高斯電磁脈沖。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，帶來(lái)的技術(shù)效果為：本發(fā)明所述不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷能夠完全反射、吸收或衰減掉電磁脈沖，被防護(hù)的物體不會(huì)受到電磁脈沖的影響，有效避免了電子信息系統(tǒng)受到的電磁脈沖破壞，延長(zhǎng)了電子信息系統(tǒng)的壽命。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷的優(yōu)選實(shí)施例的透視圖；

圖3是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷的優(yōu)選實(shí)施例的橫切面示意圖；

圖4是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷中防護(hù)單元的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；

圖5是本發(fā)明正多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷中防護(hù)單元的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；

圖6-1至圖6-4是本發(fā)明對(duì)不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷進(jìn)行仿真時(shí)四種電磁脈沖的示意圖；

圖7-1至圖7-3是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷針對(duì)三角形電磁脈沖的仿真示意圖；

圖8-1至圖8-3是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷針對(duì)矩形電磁脈沖的仿真示意圖；

圖9-1至圖9-3是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷針對(duì)正弦電磁脈沖的仿真示意圖；

圖10-1至圖10-3是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷針對(duì)高斯電磁脈沖的仿真示意圖。

本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。

具體實(shí)施方式

為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如下。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參照?qǐng)D1至5所示，圖1是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷的優(yōu)選實(shí)施例的透視圖；圖3是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷的優(yōu)選實(shí)施例的橫切面示意圖；圖4是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷中防護(hù)單元的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；圖5是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷中防護(hù)單元的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。本發(fā)明所述不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷1由多個(gè)環(huán)形防護(hù)層10疊加組成柱體結(jié)構(gòu)。所述環(huán)形防護(hù)層10包括外輪廓線及內(nèi)輪廓線，外輪廓線及內(nèi)輪廓線均為多條不規(guī)則的直線邊連接而成(如圖1所示，有7條邊首尾連接組成)，外輪廓線與內(nèi)輪廓線按照預(yù)設(shè)比例(例如，τ)縮放，其中，外輪廓線與內(nèi)輪廓線之間為實(shí)體的環(huán)形防護(hù)層10。進(jìn)一步地，如圖2至5所示，每一個(gè)環(huán)形防護(hù)層10內(nèi)包括多個(gè)防護(hù)單元100。每個(gè)環(huán)形防護(hù)層10上連續(xù)設(shè)置多個(gè)防護(hù)單元100。其中，本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷1的底部設(shè)置有一個(gè)環(huán)形接地板20(形狀與防護(hù)層10相同)，所述不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷1內(nèi)設(shè)置多個(gè)金屬化管106，所述金屬化管106垂直穿過(guò)所述環(huán)形防護(hù)層10并與所述環(huán)形接地板20連接，所述金屬化管106與所述防護(hù)單元100連接，所述金屬化管106上設(shè)置有多個(gè)金屬化孔110。在其他實(shí)施例中，所述接地板20及金屬化管107可以省略。所述防護(hù)單元100為立方體結(jié)構(gòu)。如圖4所示，將防護(hù)層10劃分為尺寸為d(即圖4中的d1)的小正方形，劃分時(shí)盡可能的保證能將大部分區(qū)域劃分為正方形，無(wú)法劃分為正方形的位置，用正方形近似代替，每個(gè)正方形代表一個(gè)防護(hù)單元100。

每個(gè)防護(hù)單元100的介電常數(shù)為ε，而磁導(dǎo)率為μ。

其中，

其中，X_i,Y_i為防護(hù)層10的頂點(diǎn)坐標(biāo)(如圖5中的點(diǎn)P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7的坐標(biāo))，τ為防護(hù)層10的外輪廓線與內(nèi)輪廓線之間的縮放比例(τ小于1，τ的值為圓心O到內(nèi)輪廓線的最長(zhǎng)距離與圓心O到外輪廓線的最長(zhǎng)距離之間的比值)，x及y為防護(hù)單元100的中心點(diǎn)坐標(biāo)。

也就是說(shuō)，若每個(gè)防護(hù)單元100以上述計(jì)算的介電常數(shù)為ε且磁導(dǎo)率為μ制作的材料，即可完成對(duì)電磁脈沖的防護(hù)。需要說(shuō)明的是，每個(gè)環(huán)形防護(hù)層10上的不同位置的防護(hù)單元100的介電常數(shù)ε及磁導(dǎo)率為μ并不相同。多種不同材料制作的多個(gè)防護(hù)單元100可以形成對(duì)電磁脈沖的防護(hù)，即基于保角變換理論和光學(xué)變換理論引導(dǎo)電磁波的傳播路徑(參考2006年，U.Leonhardt和J.B.Pendry等人分別同時(shí)在《科學(xué)》雜志上提出了保角變換理論和光學(xué)變換理論，用于引導(dǎo)電磁波的傳播路徑)，以對(duì)電磁脈沖進(jìn)行防護(hù)。由于保角變換理論和光學(xué)變換理論為現(xiàn)有技術(shù)，在此不作贅述。所述材料可以是不同規(guī)格的納米材料、石墨烯材料、等離子體材料等其它任意合適的材料。

進(jìn)一步地，眾所周知，材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率能夠以分布式L-C電路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等效模擬。也就是說(shuō)，針對(duì)上述介電常數(shù)為ε及磁導(dǎo)率為μ的材料，可以采用電路進(jìn)行等效模擬。每一個(gè)防護(hù)單元(即圖4中的一個(gè)小正方形)等效為一個(gè)LC電路，電路焊接在防護(hù)層的基板上。具體地說(shuō)，每個(gè)防護(hù)單元100中采用四個(gè)電感及一個(gè)電容來(lái)等效介電常數(shù)為ε及磁導(dǎo)率為μ的材料。防護(hù)層10與防護(hù)層10之間采用金屬化管106連接。具體地說(shuō)，如圖3及圖4所示，所述防護(hù)單元100包括第一電感101、第二電感102、第三電感103、第四電感104、第五電感105、第一電容106、第二電容107、第三電容108、第四電容109，其中，第一電感101、第二電感102、第三電感103、第四電感104通過(guò)導(dǎo)線連接成正方形結(jié)構(gòu)串聯(lián)，所述第五電感105的一端在第一電感101及第四電感104之間連接，所述第五電感105的另一端在第二電感102及第三電感103之間連接，所述第一電容106連接于第一電感101與第二電感102之間串聯(lián)的導(dǎo)線，所述第二電容107連接于第一電感101與第四電感104之間串聯(lián)的導(dǎo)線，所述第三電容108連接于第二電感102與第三電感103之間串聯(lián)的導(dǎo)線，所述第四電容109連接于第三電感103與第四電感104之間串聯(lián)的導(dǎo)線，所述第一電容106、第二電容107、第三電容108及第四電容109各自連接一個(gè)金屬化孔110。其中，第二電感102及第四電感104的電感值均為4L₁(參照?qǐng)D4所示)，所述第五電感105電感值為2L₂(參照?qǐng)D4所示)，第一電感101及第三電感103的電感值均為4L₃，第一電容106、第二電容107、第三電容108及第四電容109的電容值均為C/4。其中，C＝ε_zzd，d為防護(hù)單元100的長(zhǎng)度，L₁、L₂及L₃均為電感值，C為電容值。需要說(shuō)明的是，同一個(gè)環(huán)形防護(hù)層10中相鄰的防護(hù)單元100之間相互連接(如圖4中四個(gè)防護(hù)單元100的連接方式，左上角的防護(hù)單元100與右上角的防護(hù)單元100及左下角的防護(hù)單元連接)。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，d的計(jì)算方式如下：d＝λ/3，λ＝C/f，C為光速常量、f為電磁脈沖能量集中的頻率范圍對(duì)應(yīng)的最大頻率。(電磁脈沖的頻率范圍為正無(wú)窮到負(fù)無(wú)窮，但是電磁脈沖的能量主要集中在一定頻率范圍內(nèi)，f為電磁脈沖能量集中的頻率范圍對(duì)應(yīng)的最大頻率)。對(duì)于一個(gè)矩形脈沖，持續(xù)時(shí)間為1納秒，則該矩形脈沖的能量主要集中在0-10GHz，則根據(jù)λ＝C/f＝3*10⁸/10*10⁹＝3厘米，則每個(gè)防護(hù)單元100的尺寸小于或等于d＝λ/3＝3m/3＝1cm。

為了驗(yàn)證所述不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷1的防護(hù)性能，采用四種電磁脈沖對(duì)所述不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷1的防護(hù)性能進(jìn)行驗(yàn)證。

其中，圖7-1至圖7-3是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷針對(duì)三角形電磁脈沖的仿真示意圖，從圖7-1至圖7-3可以看出，三角形電磁脈沖經(jīng)過(guò)所述不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷1時(shí)，電磁脈沖隱身斗篷1的內(nèi)圓并沒(méi)有三角形脈沖經(jīng)過(guò)，其中，參照附圖6-1，參數(shù)為τ＝0.5，七個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)為P1(1,0)、P2(0.5,0.8)、P3(0.2,0.6)、P4(-0.1,0.9)、P5(-1,0.5)、P6(-0.1,-0.5)、P7(0.5,-0.4)，三角形電磁脈沖的圖形中橫軸代表時(shí)間，單位為ns，范圍為0-35ns，縱軸代表電流，單位為mA。

圖8-1至圖8-3是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷針對(duì)矩形電磁脈沖的仿真示意圖，從圖8-1至圖8-3可以看出，矩形電磁脈沖經(jīng)過(guò)所述不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷1時(shí)，電磁脈沖隱身斗篷1的內(nèi)圓并沒(méi)有矩形脈沖經(jīng)過(guò)，其中，參照附圖6-2，參數(shù)為τ＝0.5，七個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)為P1(1,0)、P2(0.5,0.8)、P3(0.2,0.6)、P4(-0.1,0.9)、P5(-1,0.5)、P6(-0.1,-0.5)、P7(0.5,-0.4)，矩形電磁脈沖的圖形中橫軸代表時(shí)間，單位為ns，范圍為0-35ns，縱軸代表電流，單位為mA。

圖9-1至圖9-3是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷針對(duì)正弦電磁脈沖的仿真示意圖，從圖9-1至圖9-3可以看出，正弦電磁脈沖經(jīng)過(guò)所述不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷1時(shí)，電磁脈沖隱身斗篷1的內(nèi)圓并沒(méi)有正弦脈沖經(jīng)過(guò)，其中，參照附圖6-3，參數(shù)為τ＝0.5，七個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)為P1(1,0)、P2(0.5,0.8)、P3(0.2,0.6)、P4(-0.1,0.9)、P5(-1,0.5)、P6(-0.1,-0.5)、P7(0.5,-0.4)，正弦電磁脈沖的圖形中橫軸代表時(shí)間，單位為ns，范圍為0-35ns，縱軸代表電流，單位為mA。

圖10-1至圖10-3是本發(fā)明不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷針對(duì)高斯電磁脈沖的仿真示意圖，從圖10-1至圖10-3可以看出，高斯電磁脈沖經(jīng)過(guò)所述不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護(hù)隱身斗篷1時(shí)，電磁脈沖隱身斗篷1的內(nèi)圓并沒(méi)有高斯脈沖經(jīng)過(guò)，其中，參照附圖6-4，參數(shù)為τ＝0.5，七個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)為P1(1,0)、P2(0.5,0.8)、P3(0.2,0.6)、P4(-0.1,0.9)、P5(-1,0.5)、P6(-0.1,-0.5)、P7(0.5,-0.4)，高斯電磁脈沖的圖形中橫軸代表時(shí)間，單位為ns，范圍為0-35ns，縱軸代表電流，單位為mA。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或之間或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。