海水的电磁脉冲耦合传递特性计算分析

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1、2013年第3期导弹与航天运载技术No.32013总第326期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.326文章编号：1004-7182(2013)03-0073-03DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20130318海水的电磁脉冲耦合传递特性计算分析陈曦，曹雷团，张洪源，吴强（北京宇航系统工程研究所，北京，100076）摘要：海水中复杂大系统所面临的电磁脉冲环境决定了该系统需如何开展抗电磁脉冲加固设计。研究海水的电磁脉冲耦合特性，基于平面电磁波理论，根据海水的复介电常数，计算分析电磁

2、脉冲在海水中的传输函数，给出海水中复杂大系统的电磁脉冲环境计算公式，并针对不同深度下进行计算分析。关键词：电磁兼容；电磁脉冲；海水中图分类号：O44文献标识码：ACalculationAnalysisofSeaWaterElectromagneticPulseCouplingTransferCharacteristicChenXi,CaoLeituan,ZhangHongyuan,WuQiang(BeijingInstituteofAerospaceSystemsEngineering,Beijing,100076)Abstra

3、ct:Thedesignofelectromagneticpulsereinforceisdeterminedbytheelectromagneticpulseenvironmentofcomplexsysteminsea.Onthebasisoftheplaneelectromagneticwavetheoryandthecomplexpermittivityofseawater,theelectromagneticcouplingcharacteristicofseawaterisstudied.Theelectromagn

4、eticenvironmentcalculationformulaisgivenout.KeyWords:Electromagneticcompatibility;Electromagneticpulse;Seawater0引言在介质分界面的反射，而电磁脉冲在海水中的传输则高空电磁脉冲的电场幅度大、作用范围广、频谱是平面电磁波在导电媒质中的传输。分布较宽，可以通过各种途径耦合到电子系统或设备反射损耗与传输损耗的具体数值与海水的电特性中，干扰系统正常工作，使系统或设备发生性能降级都有密切的关系，对于导电介质，可以使用复介电常[1~

5、4]甚至损伤。工作在海平面下的复杂大系统，电磁脉数描述其电磁特性。海水的复介电常数ε为冲环境究竟如何，是其进行抗电磁脉冲设计需要首先σεεε=−j（1）0r解决的问题。但潜基复杂大系统与陆基系统存在较大ω差别，这是由于电磁脉冲入射到海平面后会发生衰减。式中ε为真空介电常数；ε为水的相对介电常数；σ0r衰减包含两部分：一是海平面的反射损耗；二是由于为海水电导率；ω为角频率。由于电磁脉冲主要频率海水有限导电性造成的传输损耗。本文通过理论分析，在兆赫兹到百兆赫兹量级，因此复介电常数的虚部远研究了电磁脉冲在海水中的传输，初步估计了潜基大

6、大于实部，因此，复介电常数近似为系统所面临的电磁脉冲环境。σε≈−j（2）ω1电磁脉冲在海水中的耦合传递模型海水的电导率并非定值，会随温度、泥沙含量等研究电磁脉冲在海水中的传输，可以使用平面电发生少量变化，但大致范围是比较确定的。在下文分-1磁波理论，这是因为电磁脉冲产生于高空，传输距离析中，采用文献[5]给出的标准海水的电导率5.09Sm。远大于潜艇尺度，因此可以在潜艇局部将该电磁波视1.1海平面的反射损耗为平面电磁波。海水是具有一定电导率的电介质，从海平面是空气与导电媒质之间的界面，因此电磁而电磁脉冲在海平面的部分反射即可视

7、为平面电磁波波在海平面发生的折射与反射可视为平面电磁波在两收稿日期：2012-07-04；修回日期：2012-07-27作者简介：陈曦（1984-），男，工程师，主要研究方向为电气总体设计74导弹与航天运载技术2013年种媒质间的折射与反射。出射角为耗级联，为2LLL()ωωω=()()（10）k12cosθθ=1−1sin（3）tik2由于电磁脉冲具有很多频率分量，因此需将其变式中θ为透射角；θ为入射角；k=ωµε，换为频域，对各个频率应用式（10），再变换为时域以ti100k=ωµε，其中，µ为磁导率。求得海水衰

8、减后的波形。200+∞+∞任一平面电磁波都可以分解为两个极化方向相互jtωω−jtEt()=eL()ωωEt()eddt（11）0i∫∫垂直的线极化波，垂直极化波与水平极化波具有不同ω=−∞t=0的透射率。电场方向垂直于入射面的平面电磁波称为式中Et()为入射电