论述了信息时代电磁兼容领域的挑战与应对策略.提出了信息社会安全的基础是网络与设备的电磁信息安全的理念；提出了电子设备不经意电磁发射引起的电磁信息漏泄的原理模型.分析了无处不在的电磁发射信息安全问题，综述了TEMPEST计算机研究的现状和发展趋势，论述了现代机器人、有线网络、无线网络以及工业网络的电磁信息安全问题.最后，展望了发展中的安全电磁兼容标准，阐述了现代工业和控制系统正在面临的越来越严重的信息攻击已经成为威胁国家关键基础设施的"超级武器"的国际动态.

基于"分而治之"方法提出了一种在完全未知明文、密文及泄露中间值情况下的电磁泄漏攻击方法.设计深度残差神经网络模型，对基于现场可编程逻辑门阵列（field programmable gate array，FPGA）的密码芯片高级加密标准（advanced encryption standard，AES）加密算法进行了电磁分析攻击.该模型包括数据扩展层和深度残差层两部分.数据扩展层将一维电磁信号数据扩展到二维，有效降低了模型的训练难度；深度残差层是基于残差块的深度神经网络，有效解决了深层网络的收敛难、调优难等问题.在明文和密文完全未知的情况下，仅仅通过采集到的电磁泄漏信号，利用该模型对密钥的最后两位进行了恢复实验，实验结果表明准确率达到了91.8%.在同等条件下，该模型的准确度比支持向量机（support vector machine，SVM）模型提升了近8%.

飞机的碳纤维复合材料（carbon fiber reinforced polymer，CFRP）蒙皮在遭受雷击时将经受急剧的温升效应，对材料电导率造成重要影响，而这一影响又反作用于焦耳热产生过程.文章通过直接加热和电加热两类实验分别测量了ZT7H/5229D碳纤维/树脂层合板在升降温过程中的电导率温度特性；开展了脉冲大电流试验，测量了模拟雷击情况下材料表面的瞬时温度.将实测的电导率温度参数应用到仿真模型中，仿真分析了脉冲注入实验的瞬时温度，结果表明：两类实验的电导率温度特性有着良好的一致性，CFRP在升降温过程中的回滞环现象、热解及基体热固性变化，会影响加温前后及升降温过程中的电导率；基于实验测量规律的仿真模型能够更准确预测雷电流注入时CFRP的温度场.

无线传能系统工作时在周围空间会激发高频电磁场，因此对无线传能系统有较高的电磁兼容性指标要求.文中通过对无线微波传能系统发射天线周围环境的电磁辐射进行建模和分析，以及微波传能基站对周围环境的电磁影响，研究了无线微波传能发射端周围空间电磁辐射的安全性.发射功率为500 W时，通过计算人体头部的比吸收率值，根据国际射频暴露的安全导则，基于理论分析和仿真实验界定了人体电磁暴露的安全区域，划定基站天线主波束、旁瓣、后瓣的安全距离分别为25 m、3 m、2 m，并给出了无线微波传能基站部署的参考方案，对于无线微波传能的实际应用具有重要的参考意义.

为了揭示闪电甚高频（very high frequency，VHF）辐射源的时频特性，探索时频分析方法在闪电VHF辐射源定位中的应用，文中利用Wigner-Ville分布（Wigner-Ville distribution，WVD）对闪电宽带VHF辐射信号进行了时频分析，提出一种半二维相关（semi-two-dimensional correlation，STDC）时延算法来实现闪电VHF辐射源的定位，并通过数值模拟和人工引雷观测数据对定位算法进行了验证.时频分析结果揭示了在纳秒尺度上，先导宽带VHF辐射"倾斜状"的时频分布特征中高频辐射先于低频成分到达，典型的倾斜斜率约为-3 MHz/ns.提出的时频定位算法可以计算信号不同频率成分的时延，便于去除干扰点影响.利用本算法对一次人工引雷直窜先导进行了定位分析，通过舍去调频（frequency modulation，FM）干扰，能够清晰描绘先导VHF辐射源的发展过程，定位结果与高速摄像图像吻合，进一步丰富了短基线VHF的定位方式.

提出了一种基于BLT（Baum-Liu-Tesche）方程的平面波辐照下金属腔贯通导线电磁干扰分析的快速计算方法.首先采用电磁拓扑理论将整个问题进行拓扑分解，根据场线耦合理论获得场线耦合节点的传输函数，进而采用广义BLT方程获得外界电磁波与贯通导线相互作用时金属腔内终端负载上的干扰电流.将该算法用于贯通单导线、贯通双导线和贯通传输线网络电磁干扰问题分析，计算获得的终端负载上感应电流结果与全波分析方法结果吻合较好，证明了该快速算法的有效性.该快速算法计算时间仅为全波分析法的万分之一，且所占内存相比全波分析法缩小了几十倍.

将频域时间反转（time reversal，TR）聚焦技术应用于雷电辐射源探测定位，介绍了雷电辐射源探测系统的基本组成和TR定位算法，讨论了定位精度的影响因素，给出了典型应用实例.通过与传统的方法进行对比，发现该方法具有较好的鲁棒性，无需提取波形的到达时刻等信息，可直接利用检测波形的反向传播进行自动聚焦定位，并具有多辐射源同时定位的潜力.

频率选择表面（frequency selective surface，FSS）的研究中，小型化设计一直是研究的热点内容之一，小型化单元结构可以很好地增加FSS的稳定性.文章利用液晶材料给出一种基于三层互耦结构的可调谐FSS单元的设计，为了将每个单元的金属结构连接起来，添加了集总元件来馈电.结果表明，该结构单元尺寸相当于工作波长的1/16，连续可调谐范围可达11.3%.本文所设计结构具有小型化和可调谐的特性，为FSS的设计提供了新的设计思路，具有一定的理论指导意义和实用价值.

针对集成电路（integrate circuit，IC）在复杂环境中的电磁抗扰度漂移问题，研究了环境热应力对典型数字逻辑集成电路通用输入/输出（general purpose input output，GPIO）端口电磁抗扰度的影响.分析典型FPGA GPIO电气拓扑结构及电磁-热耦合应力对其内部金属氧化物（metal-oxide-semiconductor，MOS）敏感器件的干扰机理，基于集成电路电磁传导抗扰度模型（integrate circuit immunity model-conducted immunity，ICIM-CI），将环境热应力干扰因素引入GPIO电磁抗扰预测分析中，建立传导抗扰度-热效应仿真预测模型（ICIM-CI-temperature，ICIM-CI-T），设计基于电磁干扰直接功率注入（direct power injection，DPI）与热应力耦合的抗扰度测试平台，仿真与测试得到了对应的抗扰度阈值变化曲线.结果表明，在10 MHz~1 GHz频率范围内，模型仿真与测试结果一致性好.在环境热应力从20℃变化到100℃过程中，当频率小于200 MHz时，GPIO电磁抗扰度基本不受热应力影响；在200~700 MHz频段内，GPIO电磁抗扰度随着热应力干扰的增加而降低，其中300 MHz和600 MHz频点处的抗扰度阈值下降4 dBmw，也是该FPGA需要重点防护的频段.

结合小间隙放电的双过程模型^[1]，探讨电极移动引起的气体压强变化和场强变化对放电间隙内部相关因子的影响^[2]，进而分析电极移动速度对放电参数的影响.基于静电放电电极移动速度效应检测仪，不断改变电极移动速度，反复多次进行放电实验，统计试验数据，然后利用神经网络进行仿真分析，探究电极移动速度与放电参数之间的相关性.结果表明：电极移动速度与放电电流峰值、平均上升速度之间具有正的线性相关性，与平均下降速度间具有负的线性相关性.研究结果对于探寻非接触式静电放电的规律和静电放电标准的制定，有一定的参考价值.

电磁脉冲可通过对地下工程中的线缆和设备产生耦合，进而产生较大的瞬变电压和电流，导致电气系统出现故障或永久损坏.文中提出采用无条件稳定连带埃尔米特时域有限差分（associated Hermite FDTD，AH-FDTD）方法来分析场对地下工程的电磁耦合问题.建立了两种不同坑道模型（圆形和矩形），采用AH-FDTD方法计算了坑道不同深度、不同被覆层岩土介质（色散和有耗）和不同斜入射角度情况下地下工程中场的分布，分析了不同坑道埋深、不同岩土介质和入射角度等条件下场对坑道工程耦合的影响.研究表明，场对地下坑道工程的耦合与坑道埋深、是否考虑岩土介质的色散性以及入射角度大小有关，而受坑道形状的影响相对较弱.所提AH-FDTD分析方法为防护工程电磁耦合效应研究提供了一种新的途径.

提出了一种基于区域分解的二维有限元法分析多层印制电路板电源/地平面中过孔转换结构的信号完整性.过孔电流产生的电磁场呈三维结构，其中，一部分电磁波沿过孔轴向传输，另一部分电磁波在电源/地平面间沿径向传播.采用一虚拟柱面将求解区域分割为过孔区和电源/地平面区.将过孔区建模为以周向磁场为主分量的二维轴对称问题，而将电源/地平面区建为以垂直电场为主分量的二维模型.首先求解电源/地平面区的二维边值问题获得分割边界上节点的波阻抗，然后将该波阻抗代入过孔区模型中分割边界节点的边界条件，从而计算出过孔信号传输的S参数.所提方法通过模型缩减可实现对微细过孔结构信号完整性的精确快速计算，且采用全波电磁场分析软件对算法的有效性和准确性进行了验证.

提出了一种新型的基于全局透射边界条件（non-local boundary condition，NLBC）的Greene近似宽角抛物方程（wide-angle parabolic equation，WAPE）电波预测模型，用于求解对流层远距离复杂环境中的电磁波传播特性.采用有限差分法（finite difference method，FDM）求解WAPE得到了三对角线性方程组，可以快速地求解整个空间的电场分布，也可以对不规则的地表环境进行精确建模.本文提出的WAPE模型解决了传统的PE离轴传播角度偏小的问题，将电波的最大传播仰角提升至约50°，同时大大减小了计算区域中上边界吸收层的设置尺寸，从而提高了PE的计算效率.实验证明，当伪微分算子的相位误差不超过0.002时，Tappert、Claerbout和Greene近似形式得到的最大传播角分别为20°、35°和45°.最后，通过与经典的光学双射线模型进行对比，证明本文提出的基于NLBC的Greene近似WAPE模型的可计算传播仰角更大，对上边界处反射电磁波有良好的吸收效果.因此，本文的模型适用于对流层远距离复杂环境中电磁波传播特性的精确预测.

采用数值仿真和理论分析相结合的方法研究了频率对PIN（positive-intrinsic-negative）限幅器微波脉冲热损毁效应的影响.研究发现，在相同脉冲宽度情况下，PIN限幅器微波脉冲热损毁功率阈值随频率的升高而降低，由于在一定功率下虽然频率与微波脉冲能量无关，但是在相同脉冲宽度情况下，PIN管阻抗周期性增大的次数随着频率的升高而增多，使得PIN管平均阻抗增大，实际吸收能量增多.该规律对全面评估PIN限幅器的微波脉冲防护能力具有重要的意义.

通过对近距离（3 cm）暴露于2.45 GHz Wi-Fi射频辐射的MC3TC-E1细胞的比吸收率（specific absorption rate，SAR）和温度变化进行时域有限差分（finite-difference time-domain，FDTD）法仿真，检测细胞活性氧（reactive oxygen species，ROS），探索体外培养的成骨细胞对2.45 GHz射频辐射能量的吸收和升温效应，及其非热效应对ROS的影响.研究结果表明：输出功率为500 mW 2.45 GHz Wi-Fi辐射90 min可使细胞平均温度升高0.5℃，升温最高点小于1℃；细胞培养皿总平均SAR值为0.835 6 W/kg，最大值为1.259 4 W/kg，最小值为0.553 7 W/kg；90 min 2.45 GHz Wi-Fi射频能量的非热效应可引起成骨细胞ROS的升高，ROS和SAR值正相关，Wi-Fi长时间辐射会影响骨的代谢.

研究了电动汽车无线充电过程中电磁场对小鼠免疫特性的影响.72只小鼠随机分为对照组和处于线圈不同位置的a、b、c三个实验组，两线圈中心位置放置a组，X轴方向20 cm处放置b组，Y轴方向20 cm处放置c组.在充电频率为45 kHz、接收功率为22 kW环境下，每天全身暴露2 h，在1周、2周、4周后分别检测小鼠血清中IFN-γ、TNF-α、IL-12、IL-6、IgG含量和脾脏T细胞亚群（CD3⁺CD4⁺、CD3⁺CD8⁺）的变化，发现：1周后，c组与对照组、b组相比IL-6均有降低现象，c组与b组相比TNF-α有降低现象；2周后，a组与对照组相比TNF-α存在升高现象；4周后，a组、c组与对照组相比TNF-α均有降低现象，a组与对照组相比IFN-γ存在下降现象.以上变化均有显著性差异（P<0.05），但各参数数值的升高和降低都在正常值范围内.1、2、4周后a、b、c三组及对照组之间IL-12、IgG含量和各脾脏T淋巴细胞指数均无显著性差异（P>0.05）.实验结果表明，该实验条件下，不同时段的不同实验组的小鼠免疫参数均在正常范围内，搭建的无线充电环境对小鼠免疫特性没有影响.

三维集成电路通过高密度金属互连线实现芯片在三维空间上互连，其电路参数的快速提取是保证信号完整性良好设计的关键技术之一.文中基于体积分混合势积分方程（mixed potential integral equation，MPIE）方法，结合多层平面介质格林函数与预纠正快速傅里叶变换（pre-corrected fast fourier transformation，pFFT）方法，通过对互连线内趋肤电流准确建模，实现对互连线结构S参数的快速准确提取.通过对典型互连线结构的仿真表明，本文求解器得到的结果与商业软件HFSS结果在网格剖分考虑趋肤效应时，其精度相当，计算效率可提高50%以上.所以本文方法在三维集成电路互连线参数快速提取方面具有一定的应用前景.

分别采用一种"多层快速多极子+多导体传输线理论"混合方法和实验方法，研究了多点接地技术对降低载荷舱内电缆电磁辐射的作用.首先，利用多导体传输线（multi-conductor transmission line，MTL）方法快速求解电缆区域泄漏电流；其次，将泄漏电流作为激励源，分谐振与非谐振两种状态，利用多层快速多极子方法准确、有效地对不同接地点数情况下载荷舱内电缆的电磁辐射进行仿真.实验结果和仿真结果证明了该混合方法的计算精度和高效性.最终得出结论：通过多点接地方式可以明显降低载荷舱内电缆非谐振状态下的电磁辐射，大大改善舱内复杂电磁环境，为航天电磁兼容工程设计提供理论指导.

针对电磁脉冲作用下晶闸管（silicon controlled rectifier，SCR）意外导通事故频发的问题，选择静电放电（electrostatic discharge，ESD）作为典型电磁脉冲源，对比分析了小电流SCR的ESD敏感度特性，确定了ESD作用下SCR的失效模式为门极电压作用失效、阴阳极断路.采用理论和试验相结合的方法得出了SCR意外导通的开启时间仅与阳极电压和器件本身特性有关的结论，并进一步通过方波电磁脉冲注入的对比试验，揭示了ESD作用下SCR因dV/dt触发导通的开启时间只与ESD注入电压有关：注入电压越高，开启时间越短.

基于基片集成波导（substrate integrated waveguide，SIW）结构设计了两款四阶的耦合带通滤波器，使用三维全波电磁场仿真软件HFSS对设计的两款滤波器进行了仿真设计和优化.由仿真结果分析得出，两款滤波器的工作频率均位于毫米波频段.第一款SIW滤波器实现了切比雪夫型响应，中心频率为20 GHz，带宽为2 GHz，通带内的插入损耗低于1.5 dB，回波损耗低于-20 dB，在阻带中对信号的衰减程度可以达到50 dB.第二款SIW滤波器实现了准椭圆函数型的响应，中心频率为29.1 GHz，带宽为300 MHz，通带内的插入损耗低于1 dB，回波损耗低于-20 dB，在通带到阻带的过渡中实现了两个陷波点.仿真结果表明，在毫米波滤波器设计中引入SIW结构，有利于优化滤波器尺寸，得到较好的滤波器性能指标，是毫米波滤波器发展的一个重要方向.

为了提高航空瞬变电磁信号的灵敏度，提出了一种通过压制线圈运动噪声和控制二次场增益的实现方法.基于现场可编程门阵列（field programmable gate array，FPGA），设计控制信号产生模块.在此基础上设计信号调理输出电路，首先通过比较预设阈值电压，识别、去除运动噪声，然后时序控制放大二次场.测试结果表明：该装置可以使接收信号波形的基线归零，并且能有效提高二次场增益.

闪电近区电场具有瞬时性和高强度的特点，在雷电防护工程设计及雷电效应测试中，往往需要根据雷电所产生的脉冲辐射强度采取相应的防护、测试措施，在雷电防护标准规范中应明确给出距离雷电通道不同距离处的电场峰值及其变化率的变化情况.文中在传输线（transmission-line，TL）模型的基础上，对雷电近区电场峰值及其变化率随距离的变化进行近似表达，并与相关文献报道的实测数据进行了对比.结果表明，近似表达式的结果与文献报道的实测数据及课题组野外实际观测数据较为吻合，可用于表征距离雷电通道1 km范围内电场峰值和电场变化率的变化，对实际防雷设计和相关的效应测试具有一定的指导意义.

移动通信基站电磁辐射信号的监测是移动通信正常工作的重要保证，也是保障电磁环境安全的必要手段.文章针对监测设备核心部件——电场测量传感天线的需求，设计了一种新型的介质埋藏式多频段振子天线.利用多层印制电路板（printed circuit board，PCB）布板技术，将三个串馈微带印刷振子天线埋藏在介质基板中，可有效减小天线尺寸.通过仿真和优化实现电场测量传感天线的设计，并制作了天线实物，同时进行了参数测量，结果表明：天线工作的频段基本覆盖2G、3G、4G网络的工作频率范围，分别为0.850~0.950 GHz，1.670~2.740 GHz，方向图全向性好，大小为72.0 mm×48.0 mm×6.0 mm，可以达到测量移动通信基站电磁辐射的电场测量传感天线的专用性、多频段、灵敏度、各向同性和便携性要求.可以使用本文设计的电场测量传感天线来测量基站周围空间电场强度.