某型电台的HEMP辐照效应试验及电磁损伤评估方法研究

为检验电台类装备在高空核爆电磁脉冲(high-altitude electromagnetic pulse,HEMP)环境下的生存能力,降低系统电磁脉冲易损性评估中的不确定度,设计了系统级HEMP辐照试验方案及易损性试验评估流程,建立了基于故障树模型的电台电磁损伤评估算法.以欧讯SG-7200型超短波电台的电磁易损性评估为例,应用电磁损伤评估算法开展威胁级辐照试验.试验结果表明:电台在50 kV/m的辐照试验中发生跳频现象,通信故障;在故障树模型中,根据多次试验数据得到该型电台在50 kV/m的威胁级辐照试验中系统失效概率为78.83%.

时频联合分析在闪电定位中的应用

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.

闪电电场时变率与电场变化同步观测研究

闪电电场变化(ΔE)和电场时变率(d E/dt)测量是研究闪电电磁辐射及其传播规律的重要手段.虽然两者早已应用于闪电观测研究,然而对两者的相互关系及差异少有报道.本文通过闪电ΔE和d E/dt的同步观测,测出了两次近距离负极性地闪的全波波形.对比发现:闪电回击d E/dt脉冲积分后与直接采集的ΔE脉冲在回击后100μs内基本一致,差异主要表现在d E/dt积分波形后期出现的低频分量偏移;预击穿、梯级和直窜先导阶段的d E/dt脉冲更为密集,部分放电脉冲在ΔE波形上无法分辨.这表明闪电d E/dt测量能够在数据采集设备有限的动态范围内更有效地响应闪电高频辐射,因而对先导等小尺度击穿过程更为敏感,所以d E/dt传感器可以成为闪电电场测量的有效补充.

基于故障树模型的电台电磁损伤评估方法

为探索电台类装备的电磁易损特性,找到合理的电台电磁易损性评估方法,通过对电台面临的强电磁环境威胁及电台敏感特性分析,结合电台的结构特点,建立电台的故障树模型,提出基于故障树模型的电台电磁损伤评估方法。在分析整系统失效和子系统的关系之后,给出电台各子系统失效概率,完成电台的电磁毁伤评估。其中单元失效概率采用试验方法获取,并给出了试验设计方案和评分分析方法。研究表明,利用故障树分析的方法,通过研究各个部件在强电场下的可靠性,利用与或逻辑关系,将部分与整体联系起来,得出系统的可靠性依据,对掌握电台类装备易损性评估,推算强电磁环境下电台类设备的失效概率具有重要意义。

单站雷电监测发展综述

雷电监测在设备防护中对于合理避开雷区具有指导意义。单站雷电定位系统由于其结构紧凑、灵活性高,适合在飞机、轮船、海岛等难以组网探测的平台上搭载。参考国内外雷电相关文献,综述了国内外单站雷电监测中的单站定向、单站定距技术以及相关应用情况。分析了单站定距算法中的振幅法、电磁分量相位差法、波阻抗法、相谱测距法及电离层反射法各自的定位精度和定距范围。对于近距离(<100 km)闪电来说,采用波阻抗法和相谱测距法的测距精度较高,相对误差为6%;对于中远距离,仅能采用振幅法,定位精度较低,相对误差约为30%;对于远距离(>200 km),采用电离层反射法的测距精度高,相对误差约为12.5%。

基于高阶滤波的闪电电场测量与波形校正

为提高对闪电辐射电场瞬态高频分量的探测能力,抑制环境工频噪声影响,本文设计了一种基于高阶滤波的闪电电场测量系统,对于高频通带内信号,其灵敏度为12.11 V/(m/V),最小可以识别0.1 V/m的脉冲电场信号,对工频噪声的抑制可达41 dB。另一方面,为克服高阶滤波作用带来的测量电场低频失真问题,提出了一种直接根据传感器电路参数构造系统函数的波形校正方法,对失真的低频信号进行补偿。通过模拟数值和实测数据的验证分析可知,利用提出的高阶快天线测量系统以及重构方法,既可以观测得到微弱的闪电电场变化事件,又能够在一定程度上补偿波形的低频失真成分,可应用于多站闪电定位以及雷电放电参数的反演估计。

某型车载电台强电磁脉冲环境效应仿真和试验

为检验某型车载通信超短波电台在高空核电磁脉冲环境下的生存能力,对该型电台建立全尺寸模型,进行了电磁脉冲耦合仿真分析,对比了该电台鞭状天线的前门耦合以及各互连线缆的后门场线耦合电流量级,得到前门耦合大于后门耦合的结论。结合仿真结果,对电台的强电磁脉冲环境适应性试验方法进行了设计,并采用威胁级辐照方法,采用垂直极化的电磁脉冲模拟环境进行了电磁脉冲试验,测试了电台在该环境下的耦合电流大小,检验了设备的生存能力,得到了电磁脉冲效应受扰阈值,该型电台在50kV/m场强电磁脉冲辐照场环境下,产生频率跳变干扰,重启后状态可恢复,试验和结果可为同类设备电磁脉冲环境适应性考核及防护提供参考。

雷电脉冲磁场模拟器设计与标定

研制的雷电脉冲磁场模拟器,采用多匝线圈并联结构,扩大了均匀磁场的空间。理论分析和模拟仿真获得的模拟器内的标准场分布一致。模拟器产生的脉冲磁场最快上升时间为0.23μs,可以模拟人工引雷和自然雷电放电辐射产生的脉冲磁场。