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针对信息化武器装备强电磁防护需求,本文提出了基于能量低通机理的能量选择表面(ESS, Energy Selective Surface)防护新方法,该方法克服了现有防护手段在功率容量和防护功能上的不足。作为强电磁防护方法的创新,ESS既能隔离强电磁脉冲又能保证被保护设备信号正常收发,可用于对电磁脉冲炸弹和高功率微波武器的综合防护。本文系统研究了ESS防护机理、功能设计、性能仿真、实验测试等关键问题,制作了硬质及柔性ESS,并进行了相关实验。第一章在分析EMP(Electromagnetic Pulse)的耦合途径、毁伤效应及研究现状基础上,针对现有防护手段的不足,提出了兼容强电磁防护和满足设备正常工作需求的ESS。第二章介绍了ESS的基本概念和防护机理,通过改进阻抗边界,提出了基于切向电场和面电流密度定义的阻抗表面,从本质上对ESS防护机理进行了研究,最后给出了场致导电材料和压控导电结构设计ESS的实现途径,明确了ESS主动和被动的工作方式。第三章研究了ESS防护设计,基于压控导电结构,实现了一种等效的可变阻抗表面。为降低ESS的低插入损耗,本文研究了PIN二极管电导调制特性,提出了调整PIN二极管I层厚度和载流子寿命及ESS有源偏置等方法实现ESS的可控设计;针对防护应用,还研究了ESS最大功率容量估计和ESS柔性共形设计的问题,分析表明:通过选用耐高压击穿的PIN二极管,ESS最大防护场强可达数百千伏每米,可有效防护现有报道的所有电磁脉冲炸弹和高功率微波武器的攻击。第四章研究了ESS性能和综合技术。建立了具有周期结构的无穷大ESS分析模型,实现了FDTD-SPICE场路协同仿真,分析了ESS时频响应,明确了ESS插入损耗、屏蔽效能、尖峰泄露、平顶泄露、响应时间等关键指标;同时给出了由防护指标综合出符合要求的ESS方案设计流程。对于电磁波垂直入射,并且ESS周期单元尺寸相对于入射波波长可以忽略的情况,本文讨论了采用场路等效求出ESS防护指标解析解的方法。第五章研究了ESS的测试方法。制作了基于PCB的硬质ESS和基于FPC的柔性ESS样品,改进了自由空间法测量的试验方案,实验结果表明ESS样品在3GHz以下具有插入损耗小于1dB,屏蔽效能大于15dB的防护性能。