本發(fā)明涉及電磁防護領(lǐng)域，尤其涉及一種橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷。

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橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷，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)明提供了一種橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷，所述橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷由多個橢圓結(jié)構(gòu)的環(huán)形防護層疊加組成，其中，每一個環(huán)形防護層從里到外設(shè)置多條橢圓形軌道，每條橢圓形軌道上設(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，磁導(dǎo)率為μ，其中，

a為防護層的外橢圓的長半軸，b為防護層的外橢圓的短半軸，c為防護層的外橢圓的焦距，R為防護層的外橢圓的短半軸與內(nèi)橢圓的短半軸的比值。

優(yōu)選的，所述橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷的底部設(shè)置有一個橢圓形的環(huán)形接地板，所述橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷內(nèi)設(shè)置多個金屬化管，所述金屬化管垂直穿過所述環(huán)形防護層并與所述環(huán)形接地板連接，所述防護單元包括所述防護單元包括第一電感、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、第四電感通過導(dǎo)線串聯(lián)成正方形結(jié)構(gòu)，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為防護單元的長度，L₁、L₂及L₃均為電感值，C為電容值。

優(yōu)選的，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)明所述橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷能夠完全反射、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)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷的優(yōu)選實施例的剖面示意圖；

圖3是本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷中防護單元的介電常數(shù)及磁導(dǎo)率計算方式的優(yōu)選實施例的示意圖；

圖4是本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷中基于電路結(jié)構(gòu)的防護單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5-1至圖5-4是本發(fā)明對橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷進行仿真時四種電磁脈沖的示意圖；

圖6-1至圖6-3是本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷針對三角形電磁脈沖的仿真示意圖；

圖7-1至圖7-3是本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷針對矩形電磁脈沖的仿真示意圖；

圖8-1至圖8-3是本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷針對正弦電磁脈沖的仿真示意圖；

圖9-1至圖9-3是本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷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4所示，圖1是本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷的優(yōu)選實施例的剖面示意圖；圖3是本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷中防護單元的介電常數(shù)及磁導(dǎo)率計算方式的優(yōu)選實施例的示意圖；圖4是本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷中基于電路結(jié)構(gòu)的防護單元的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明所述橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷1由多個橢圓形的環(huán)形防護層10疊加組成橫切面為橢圓環(huán)狀的柱體結(jié)構(gòu)。進一步地，如圖2至5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從里到外設(shè)置多條橢圓形軌道，每條橢圓形軌道上連續(xù)設(shè)置多個防護單元100。

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，a(即圖3中的a)為防護層10的外橢圓的長半軸，b為防護層10的外橢圓的短半軸，c為防護層10的外橢圓的焦距，R為防護層10的外橢圓相對于內(nèi)橢圓的放大比例，在本實施例中，R的值大于1，R為防護層10的外橢圓的長半軸與內(nèi)橢圓的長半軸的比值(也可以是，防護層10的外橢圓的短半軸與內(nèi)橢圓的短半軸的比值)，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》雜志上提出了保角變換理論和光學變換理論，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，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)進行等效模擬。也就是說，針對上述介電常數(shù)為ε及磁導(dǎo)率為μ的材料，可以采用電路進行等效模擬。

具體地說，若采用電路進行等效模擬，如圖2所示，則本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷1的底部設(shè)置有一個環(huán)形接地板20，所述橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷1內(nèi)設(shè)置多個金屬化管110，所述金屬化管110垂直穿過所述環(huán)形防護層10并與所述環(huán)形接地板20連接，所述金屬化管110與所述防護單元100連接。

每個防護單元100中采用五個電感及四個電容來等效介電常數(shù)為ε及磁導(dǎo)率為μ的材料。防護層10與防護層10之間采用金屬化管110連接。具體地說，如圖4所示，所述防護單元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通過導(dǎo)線串聯(lián)成正方形結(jié)構(gòu)，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各自連接一個金屬化管110。其中，第二電感102及第四電感104的電感值均為4L₁(參照圖4所示)，所述第五電感105電感值為2L₂(參照圖4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為防護單元100的長度，L₁、L₂及L₃均為電感值，C為電容值。需要說明的是，同一個環(huán)形防護層10中相鄰的防護單元100之間相互連接(如圖4中四個防護單元100的連接方式，左上角的防護單元100與右上角的防護單元100及左下角的防護單元連接)。

進一步地，在本實施例中，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。

為了驗證所述橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷1的防護性能，采用四種電磁脈沖對所述橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷1的防護性能進行驗證。圖5-1至圖5-4是是本發(fā)明對基于等效電路的圓柱結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷進行仿真時四種電磁脈沖的示意圖。

其中，圖6-1至圖6-3是本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷針對三角形電磁脈沖的仿真示意圖，從圖6-1至圖6-3可以看出，三角形電磁脈沖經(jīng)過所述橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷1時，電磁脈沖隱身斗篷1的內(nèi)橢圓并沒有三角形脈沖經(jīng)過，其中，結(jié)合圖5-1，參數(shù)為a＝0.3m，b＝0.7m，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7-1至圖7-3是本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷針對矩形電磁脈沖的仿真示意圖，從圖7-1至圖7-3可以看出，矩形電磁脈沖經(jīng)過所述橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷1時，電磁脈沖隱身斗篷1的內(nèi)橢圓并沒有矩形脈沖經(jīng)過，其中，結(jié)合圖5-2，參數(shù)為a＝0.6m，b＝0.4m，R＝2，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8-1至圖8-3是本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷針對正弦電磁脈沖的仿真示意圖，從圖8-1至圖8-3可以看出，正弦電磁脈沖經(jīng)過所述橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷1時，電磁脈沖隱身斗篷1的內(nèi)橢圓并沒有正弦脈沖經(jīng)過，其中，結(jié)合圖5-3，參數(shù)為a＝0.3m，b＝0.7m，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9-1至圖9-3是本發(fā)明橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷針對高斯電磁脈沖的仿真示意圖，從圖9-1至圖9-3可以看出，高斯電磁脈沖經(jīng)過所述橢圓形結(jié)構(gòu)的電磁脈沖防護隱身斗篷1時，電磁脈沖隱身斗篷1的內(nèi)橢圓并沒有高斯脈沖經(jīng)過，其中，結(jié)合圖5-4，參數(shù)為a＝0.3m，b＝0.7m，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)。