A Systems‐Based Risk Assessment Framework for Intentional Electromagnetic Interference (IEMI) on Critical Infrastructures

Modern infrastructures are becoming increasingly dependent on electronic systems, leaving them more vulnerable to electrical surges or electromagnetic interference. Electromagnetic disturbances appear in nature, e.g., lightning and solar wind; however, they may also be generated by man‐made technology to maliciously damage or disturb electronic equipment. This article presents a systematic risk assessment framework for identifying possible, consequential, and plausible intentional electromagnetic interference (IEMI) attacks on an arbitrary distribution network infrastructure. In the absence of available data on IEMI occurrences, we find that a systems‐based risk assessment is more useful than a probabilistic approach. We therefore modify the often applied definition of risk, i.e., a set of triplets containing scenario, probability, and consequence, to a set of quadruplets: scenario, resource requirements, plausibility, and consequence. Probability is “replaced” by resource requirements and plausibility, where the former is the minimum amount and type of equipment necessary to successfully carry out an attack scenario and the latter is a subjective assessment of the extent of the existence of attackers who possess the motivation, knowledge, and resources necessary to carry out the scenario. We apply the concept of intrusion areas and classify electromagnetic source technology according to key attributes. Worst‐case scenarios are identified for different quantities of attacker resources. The most plausible and consequential of these are deemed the most important scenarios and should provide useful decision support in a countermeasures effort. Finally, an example of the proposed risk assessment framework, based on notional data, is provided on a hypothetical water distribution network.     

多孔屏蔽腔体的耦合问题

研究了平面电磁波与带多孔的屏蔽腔体的耦合问题。利用等效原理和矩量法,推出导纳的广义网络矩阵方程,求出了在平面电磁波垂直入射下的带多孔矩形腔的屏蔽系数。计算了单孔、双孔的情况,并讨论了频率、孔位、孔径和孔的形状对屏蔽效果的影响。     

分层介质中有垂直金属壁时电磁波的散射

过去在分析具有金属带的分层介质波导中波的传播问题时,常假设金属带平行于介质分界面,但在封闭式介质波导的侧壁或内部也常出现金属壁垂直于分界面的情况,因而对它的分析是研究介质波导的一个基本问题.本文以文献[1]为基础,证明在分层介质波导的垂直金属壁上不可能有模式间的耦合,并得出了这种情况下各模的横向传播常数表示式.文中还以H波导为例,说明这些结果的应用.     

用FDTD法分析小腿的电磁散射特性

研究了利用微波检测白血病及监测白血病治疗过程的有关理论和技术。用ＦＤＴＤ法分析了当微波源采用 ８００ ＭＨｚ的无限长均匀线电流源和电偶极子天线时，人体小腿上部电磁散射特性与骨髓癌变程度的关系。数值结果表明，当采用电偶极子天线作为微波源时，可以获得较佳的分辨率及检测灵敏度。     

互连电缆的电磁兼容性分析

忽视互连电缆内导线之间的电磁耦合（串扰），被认为是降低电子系统的电磁兼容性的重要原因。在足够低的频率下，这种电磁耦合可视为导线间的互电感和互电容产生的耦合的迭加。但在高频下，这种方法是不正确的。文中根据多导体传输线模型，应用键参数矩阵法，对典型的三导体系统中的串扰进行分析，得出同一种介质中，线间串扰电压的解；引入广义电容矩阵，导出考虑绝缘介质影响时，线间串扰电压的计算公式。实例计算结果与文献报道的实测数据基本一致。     

电子系统电磁兼容预测模型研究

建立了电子系统电磁兼容性预测分析必需的数学模型，包括干扰预测方程、天线、接收机和发射机的模型模拟，以及传输函数模型等。利用折线拟合模拟天线方向图，分析了干扰模型落入接收机模型的７种位五关系和发村机的辐射模式，传输通过考虑了自由空间，准平滑地形，不规则地形等。     

在随机电磁干扰预测中引入蒙特卡罗方法

在随机电磁干扰的预测分析过程中引入了蒙特卡罗方法，讨论了随机性干扰的计算机模拟方法，对均匀分布干扰或正态分布干扰建立了一个概率模型，最后给出了用蒙特卡罗方法对随机电磁干扰进行预测分析的程序框图。     

一种计算电磁波在对流层传播的新方法

用箱式格式的有限差分法求解了电磁波在对流层中传播时所满足的抛物化波动方程。尤其利用该方法可以较为准确地计算出大气折射指数沿高度和距离方向变化时的电磁波衰落情况。文中也给出了该隐式格式的相容性、稳定性和收敛性的证明。     

基于电磁作动器的主动隔振系统研究

对单向电磁作动器和双向电磁作动器进行了研究，建立了基于电磁作动器的单自由度主动隔振系统动态模型，并给出系统的动力学方程。仿真结果表明，在状态反馈的控制策略下，基于双向电磁作动器的主动隔振系统比基于单向电磁作动器或被动隔振系统的隔振效果要好。     

电磁波极化状态的计算机展示

介绍了借助计算机代数系统Maple实现电磁波极化状态的动态展示的做法,讨论了它在基础物理教学中的作用。