本發(fā)明涉及電磁防護領(lǐng)域，尤其涉及一種正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置。

背景技術(shù)：

電磁脈沖具有作用范圍廣，峰值場強高，上升時間短，頻率范圍寬，殺傷力大等特點，不僅對當(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，還會對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)和日趨成熟更是嚴重影響了世界各國的軍事安全和社會穩(wěn)定。

基于不同的用途，現(xiàn)有的防護方法可分為電路級防護方法和空間級防護方法，前者用于防護電路中的傳導(dǎo)電磁脈沖，后者用于防護空間中的電磁脈沖場。電路級防護器件主要有限幅器、濾波器等，現(xiàn)有的各種電路級防護器件在防護帶寬上受到限制，存在插入損耗而且在高功率電磁脈沖的作用下也會出現(xiàn)插入損耗增大、噪聲系數(shù)變壞等永久性的損傷。空間級防護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，被防護的物體或多或少還是會受到電磁脈沖的影響，且能量選擇表面在防護功能完全開啟前還存在一段時間的電磁波泄露，存在一定隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置，旨在解決對電磁脈沖屏蔽的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置，所述正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置由多個正四邊形的環(huán)形防護層疊加組成，每一個環(huán)形防護層上設(shè)置連續(xù)設(shè)置多個防護單元；

每個防護單元的介電常數(shù)為ε，而磁導(dǎo)率為μ，其中，

其中，a為中心點到內(nèi)環(huán)的最長距離，b為中心點到外環(huán)的最長距離，n為第n條邊且n小于等于N，N為整數(shù)4，x及y為每個防護單元的中心坐標。

優(yōu)選的，所述防護單元的長、寬及高均小于或等于為d，其中，d的計算方式如下：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，帶來的技術(shù)效果為：本發(fā)明所述正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置能夠完全反射、吸收或衰減掉電磁脈沖，被防護的物體不會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，延長了電子信息系統(tǒng)的壽命。

附圖說明

圖1是本發(fā)明正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置的優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置的優(yōu)選實施例的橫切面示意圖；

圖3是本發(fā)明正多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷中防護單元的優(yōu)選實施例的示意圖；

圖4-1至圖4-4是本發(fā)明對正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置進行仿真時四種電磁脈沖的示意圖；

圖5-1至圖5-3是本發(fā)明正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置針對三角形電磁脈沖的仿真示意圖；

圖6-1至圖6-3是本發(fā)明正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置針對矩形電磁脈沖的仿真示意圖；

圖7-1至圖7-3是本發(fā)明正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置針對正弦電磁脈沖的仿真示意圖；

圖8-1至圖8-3是本發(fā)明正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置針對高斯電磁脈沖的仿真示意圖。

本發(fā)明目的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對本發(fā)明的具體實施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如下。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參照圖1至3所示，圖1是本發(fā)明正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置的優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置的優(yōu)選實施例的橫切面示意圖；圖3是本發(fā)明正多邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷中防護單元的優(yōu)選實施例的示意圖。本發(fā)明所述正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置1由多個正四邊形的環(huán)形防護層10疊加組成。

進一步地，如圖2所示，每一個環(huán)形防護層10內(nèi)包括多個防護單元100。每個環(huán)形防護層10上連續(xù)設(shè)置多個防護單元100。每個防護單元100為正方體結(jié)構(gòu)(即長、寬及高相等)。

每個防護單元100的介電常數(shù)為ε，而磁導(dǎo)率為μ。

其中，

其中，ε為介電常數(shù)，μ為磁導(dǎo)率，a(即公式中的a)為中心點到內(nèi)環(huán)的最長距離(如圖5所示)，b為中心點到外環(huán)的最長距離(如圖5所示)，n為第n條邊且n小于等于N，N為正多邊形的總數(shù)(本實施例中，N為4)，x及y為每個防護單元100的中心坐標。

也就是說，若每個防護單元100以上述計算的介電常數(shù)為ε且磁導(dǎo)率為μ制作的材料，即可完成對電磁脈沖的防護。需要說明的是，每個環(huán)形防護層10上的不同位置的防護單元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防護單元100可以形成對電磁脈沖的防護，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)，以對電磁脈沖進行防護。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。

進一步地，每個防護單元長寬高均小于或等于d，其中，d的計算方式如下：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應(yīng)的最大頻率。(電磁脈沖的頻率范圍為正無窮到負無窮，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應(yīng)的最大頻率)。對于一個矩形脈沖，持續(xù)時間為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，則每個防護單元100的尺寸小于或等于d＝λ/3＝3m/3＝1cm。

為了驗證所述正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置1的防護性能，采用四種電磁脈沖對所述正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置1的防護性能進行驗證。

其中，圖5-1至圖5-3是本發(fā)明正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置針對三角形電磁脈沖的仿真示意圖，從圖5-1至圖5-3可以看出，三角形電磁脈沖經(jīng)過所述正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置1時，電磁脈沖隱身斗篷1的正方形區(qū)域并沒有三角形脈沖經(jīng)過，其中，結(jié)合圖4-1，參數(shù)為a＝0.5m，b＝1m，三角形電磁脈沖的圖形中橫軸代表時間，單位為ns，范圍為0-35ns，縱軸代表電流，單位為mA。

圖6-1至圖6-3是本發(fā)明正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置針對矩形電磁脈沖的仿真示意圖，從圖6-1至圖6-3可以看出，矩形電磁脈沖經(jīng)過所述正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置1時，電磁脈沖隱身斗篷1的正方形區(qū)域并沒有矩形脈沖經(jīng)過，其中，結(jié)合圖4-2，參數(shù)為a＝0.5m，b＝1m，，矩形電磁脈沖的圖形中橫軸代表時間，單位為ns，范圍為0-35ns，縱軸代表電流，單位為mA。

圖7-1至圖7-3是本發(fā)明正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置針對正弦電磁脈沖的仿真示意圖，從圖7-1至圖7-3可以看出，正弦電磁脈沖經(jīng)過所述正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置1時，電磁脈沖隱身斗篷1的正方形區(qū)域并沒有正弦脈沖經(jīng)過，其中，結(jié)合圖4-3，參數(shù)為a＝0.5m，b＝1m，正弦電磁脈沖的圖形中橫軸代表時間，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)明正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置針對高斯電磁脈沖的仿真示意圖，從圖8-1至圖8-3可以看出，高斯電磁脈沖經(jīng)過所述正四邊形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護裝置1時，電磁脈沖隱身斗篷1的正方形區(qū)域并沒有高斯脈沖經(jīng)過，其中，結(jié)合圖4-4，參數(shù)為a＝0.5m，b＝1m，高斯電磁脈沖的圖形中橫軸代表時間，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)明的專利保護范圍內(nèi)。