围绕着电子系统的电磁加固需求,“前门”强电磁耦合防护研究逐渐成为研究热点,特别是近年来兴起的空间场自感应/自激励技术的研究,促使了大量阻抗可调/可变的新型结构/材料设计的出现。由于设计包含复杂的场路耦合,特别是包含大量的强烈非线性作用,对现有场路联合仿真技术和实验测试方法提出了极大挑战,为此本文以能量选择表面(ESS)为基础,系统的开展了相关仿真、测试与应用技术研究。首先,研究ESS的场路联合仿真技术。基于希尔伯特变换和最小二乘近似,编程实现了基于有限带宽频域响应的多端口网络时域建模和非线性加载的场路联合仿真,特别的,针对大规模非线性加载,提出了带约束条件的因果、无源脉冲响应提取算法,首次实现了超过200个端口的非线性加载的瞬态仿真,并将其应用到有限大ESS防护设计分析当中,相关成果发表在IEEE电磁兼容长文期刊。其次,研究ESS核心组成单元(半导体器件)的频率响应提取技术。通过对直通-反射-延时(TRL)校准算法的改进,发展了一种面向二端口集总器件的直通-延时(TL)简化校准技术,研制了免焊接的无损表贴器件测试夹具,理论、仿真和实测结果表明,TL算法在保持TRL算法高精度测量的同时,兼具校准步骤少、测试频段宽、测试效率高的优点,相关成果已申请发明专利。然后,实验测试半导体器件和ESS的非线性特性。采用直流、脉冲和连续波三种不同激励观察分析半导体器件的响应速度、开关特性以及在能量选择防护设计中应用的可行性;搭建了基于可编程仪器标准命令的L/S波段自动化功率/频率扫描测试系统,单点平均扫描时间约0.6 s,最高功率扫描可到48.5 dBm;搭建了三套自由空间测试系统,通过实验对比,提出了适用于ESS的高精度、大动态、宽频带测试方法,并将其应用于L波段强电磁辐照测试,首次实现自由空间条件下ESS自适应防护的实验验证,防护启动场强约1000 V/m,最高防护效果超过18 dB,相关成果发表在IEEE天线传播与无线快报。最后,研究能量选择防护应用相关技术。建立了有限大ESS灵敏度分析模型,仿真研究了半导体器件参数分布的不一致性以及器件焊接的可靠性对ESS防护性能的影响,并进行了初步的实验验证;探索了石墨烯在能量选择防护中应用,实验验证了电导率高于1.0×104 S/m的石墨烯薄层代替金属材料的可行性。