基于横电磁波天线的高空核电磁脉冲辐射波模拟器设计

为解决传统核电磁脉冲模拟器存在测试空间受限的问题,提出了基于横电磁波(TEM)喇叭天线的高空核电磁脉冲辐射波模拟器设计方案。通过数值仿真验证了TEM喇叭天线的辐射场波形,指出TEM喇叭天线在应用于辐射式电磁脉冲模拟器时存在低频辐射能力差的问题;通过比较TEM喇叭天线对3种典型核电磁脉冲的辐射能力,发现辐射场的上升沿部分主要取决于激励源的上升前沿陡度,辐射场的脉冲宽度与激励脉冲的宽度有关,可以通过展宽激励源脉冲宽度的方法来补偿TEM天线低频辐射能力差的问题;通过实验验证了利用TEM喇叭天线研制电磁脉冲辐射波模拟器的可行性,但仍需要阻性加载或展宽激励脉冲等方法对TEM喇叭天线的低频辐射性能进行改善。

采用同轴锐化技术的快沿脉冲模拟系统研制与测试

为了模拟满足MIL-STD-464A规定的高空核电磁脉冲,利用Marx发生器作为核电磁脉冲源,使用有界波传输线作为场形成装置,成功地研制了核电磁脉冲(HEMP)模拟系统。该系统采用同轴线分布电容作为锐化电容,具有电感小,阻抗匹配的特点,测量结果表明:合理选择参数可以在有界波传输线内产生上升时间<2ns、半波宽度约23ns,幅度范围35～105kV/m连续可调的电磁脉冲场,能够满足MIL-STD-464A中RS105规定的HEMP电磁脉冲场的要求;输出波形的峰值场强、波前时间和半波宽度的变异系数表明该模拟器具有良好的重复性;并且传输线内的峰值场强和Marx发生器的充电电压有较好的线性关系。

定向辐射式核电磁脉冲场模拟器的研制

针对大型受试设备核电磁脉冲抗扰度试验评估要求,研制了基于Marx发生器脉冲源和横电磁波(Transverse Electro Magnetic,TEM)喇叭天线的可移动、极化方向可调的定向辐射式核电磁脉冲模拟器.实验分析了不同极化方向和终端负载对脉冲波形的影响,确定了定向辐射式核电磁脉冲模拟器的均匀区域.结果表明:辐射电磁脉冲场可用区域为近场区域,随着与口径面距离的增大,峰值场强近似按1/d2衰减,脉冲宽度显著减小;与传输式模拟器相比,辐射式核电磁脉冲模拟器具有更大的均匀区域,更适合大型设备电磁脉冲抗扰度试验.

800kV雷电电磁脉冲场模拟器的研制

为了模拟雷电放电过程中产生的电磁脉冲场,建立了雷电模拟系统的等效电路模型,分析了各种电路参数对模拟器输出波形的影响;根据等效电路各参数,利用Marx发生器作为雷电电磁脉冲源,使用有界波模拟器作为场传输装置,研制了雷电电磁脉冲模拟系统,在有界波传输线内产生上升时间和半波宽度可变的双指数电场波,用来模拟雷雷击过程中产生的雷电电磁脉冲辐射场。测量结果表明,合理选择参数可以在有界波传输线内模拟1.2/50μs的雷电电磁脉冲远场电磁波;输出波形的峰值场强、波前时间和半峰值时间的变异系数表明该模拟器具有良好的重复性;并且传输线内峰值场强和Marx发生器充电电压有比较好的线性关系。

一种用于电磁脉冲定向辐射的TEM天线设计

针对传统传输式电磁脉冲(EMP)模拟器存在测试空间受限的问题,提出一种基于线栅卷边结构的横电磁波(TEM)天线的定向辐射式快沿电磁脉冲(FREMP)模拟器设计方案。通过数值仿真,研究线栅卷边TEM喇叭天线结构参数和吸收电阻对辐射场的影响,仿真结果表明卷边TEM喇叭天线可以有效提高低频辐射能力,可为研制定向辐射式快沿电磁脉冲模拟器提供理论支撑。另通过实验,验证利用线栅卷边结构TEM喇叭天线研制辐射式快沿电磁脉冲辐射波模拟器的可行性。结果表明:利用线栅卷边结构TEM喇叭天线研制的定向辐射式快沿电磁脉冲模拟器的辐射场可达到高空核电磁脉冲(HEMP)标准的要求。

基于箱体法材料电磁脉冲场屏蔽效能测试研究

为准确评价屏蔽材料在强电磁脉冲环境中的屏蔽效能,提出了一种基于屏蔽暗箱窗口法的材料电磁脉冲屏蔽效能时域测量方法。该方法将带有测试窗口的屏蔽箱体置于GTEM室内,被测屏蔽材料安装在屏蔽箱的测试窗口上,利用置于腔体中心的单极子天线测量耦合进腔体的电磁脉冲电压波形,对测得的时域电压信号进行快速傅里叶变换(FFT),得到了被测材料频域屏蔽效能曲线。与频域测试结果进行了对比,结果基本一致。实验表明该测试系统可以有效减小局部增强效应对测量精度的影响,能够可靠评价强电磁脉冲作用下材料的屏蔽效能。

雷电电磁脉冲场模拟与测量技术研究

利用Marx发生器在GTEM小室内模拟了LEMP电场,针对LEMP场强高、前沿陡、脉冲宽度大的特点,提出了利用平行板电容分压器测量GTEM小室内雷电电磁脉冲场的方法.

纳秒级电磁脉冲模拟器的研制

介绍了纳秒级电磁脉冲模拟器的组成和主要指标,分析了脉冲高压电源的各项参数对脉冲模拟器输出波形上升前沿的影响,给出了实测数值和波形.测量结果表明此电磁脉冲模拟器可以输出前沿大约为2.58ns、衰落时间约55ns的双指数脉冲波.

核电磁脉冲模拟器放电回路的数值分析

介绍了核电磁脉冲模拟器的组成和主要参数,分析了核电磁脉冲模拟器回路的暂态过程,讨论了电路参数、火花电阻和陡化开关击穿时刻对脉冲波形的影响,并提出了改善输出波形的方法.

静电放电电流的频谱分析与计算

从静电放电的人体模型入手 ,从理论上详细分析并计算了更具实际意义的人体 -金属模型静电放电电流的频谱 ,解决了电磁兼容 (EMC)测试中注入信号的特性问题。计算结果表明静电放电的高频能量相对较少 ,存在一有效带宽。静电放电电流的准确测试系统应有超宽频带和近百 d

混响室发射天线位置优化仿真及实验

为提高混响室测试区域的场均匀性,在分析发射天线影响场均匀性原理基础上,采用基于矩量法的电磁仿真软件FEKO对混响室仿真模型进行数值计算,通过与遗传算法相结合研究了混响室发射天线的位置对测试区域场均匀性的影响,得到了优化后发射天线位置及相应的表征混响室测试区域场均匀性的电场标准偏差值。优化后,测试区域场均匀性较优化前有所改善,并通过实验验证了该优化仿真方法的正确性。

端口非线性条件下双端差模注入法可行性研究

电子设备响应的非线性主要表现为端口非线性和转移非线性,为研究端口非线性条件下双端差模注入方法的可行性,理论分析了在不对受试设备特性做出限定的情况下双端注入和辐照之间的等效性,研究了以两耦合装置监测端电压的幅值和相位差作为等效依据的正确性,仿真分析了线缆两端为非线性负载时试验方法的可行性,通过在不同场强下将不同阻值的通过式负载接入线缆两端,试验研究了双端注入方法的准确性。结果表明:场强和等效注入电压线性外推关系的成立与两端设备特性无关;以耦合装置监测端电压的基波分量为等效依据,可保证终端响应的各次谐波分量均相等;当终端负载阻抗随场强增大而改变时,双端注入等效辐照试验所得两端负载响应的误差均<4.5%。因此,双端差模注入方法适用于端口非线性情况且准确性很高。

快沿电磁脉冲模拟器内部垂直极化场分布仿真研究

采用基于矩量法电磁仿真软件FEKO,对快沿电磁脉冲模拟器内部电场进行数值计算。分析仿真结果,得出了模拟器内部垂直极化电场的分布规律。仿真结果表明:从不同高度中心到边缘的场强变化趋势来看,最接近上传输线的位置为振荡,接近上下传输线的位置是先增大后减小,其余区域为单调减小;模拟器内部垂直极化场的±10%均匀场区域为模拟器传输线空间处于高度的20%～85%,宽度的80%(自中心算起)区域,接近下传输线位置的高度的20%以下,宽度的30%以内(自中心算起)。

静电放电火花产生的电磁场特征分析

静电放电(ESD)产生的电磁脉冲(EMP)会对电子系统的正常工作造成严重的干扰,甚至造成系统的损伤.故提出了一种修正的ESD火花电偶极子模型,并用此模型定性地分析了ESD火花产生的电磁场的特征,得出的一些结论对进一步研究ESD的电磁防护措施提供了有益指导.

辐射式核电磁脉冲模拟器TEM喇叭天线

针对辐射式核电磁脉冲模拟器采用TEM喇叭天线作为辐射天线时低频辐射能力有限的问题,对板型和线型两种基本形式的TEM喇叭天线进行了分析。在采用线型TEM喇叭天线以减轻模拟器重量的基础上,在天线末端采用螺旋线结构,并增加屏蔽板回路,构造了一种新型TEM喇叭天线。结果表明:与普通线型TEM喇叭天线相比,该新型天线较大地提高了低频辐射性能,可使近场波形脉宽提高7ns左右,峰值场强提高了1kV/m左右;通过增大螺旋线半径和提高螺旋线密度可以提高峰值场强,增加近场波形脉宽;通过屏蔽板回路可以降低反射波纹的波峰从而改善近场波形。

基于熵的混响室搅拌器独立位置数改进计算方法

为准确度量混响室接收功率数据中的有效独立信息,科学评价混响室搅拌效率,提出了一种基于信息熵的搅拌器位置数相关性量化方法,有效解决了传统方法量化结果估计偏高的问题。同时分析了当混响室搅拌器处于异步步进时由于维度信息丢失所造成的相关性量化结果不唯一的问题,通过构建多维接收功率矩阵,完整反映搅拌器步进方式与位置空间信息,同时将一维数组的相关系数计算公式扩展到多维矩阵,计算不同位置间的相关系数;通过构建相关系数矩阵并计算异步相关矩阵的范数,求解搅拌器独立位置数,使多搅拌器异步步进时的搅拌器独立位置数唯一确定。理论分析和实验验证结果表明:采用多搅拌器异步步进有效独立位置数计算新准则,能够解决IEC 61000-4-21标准方法存在的搅拌器维度信息丢失、独立位置数量化估值偏高的问题,使混响室搅拌器有效位置数计算结果准确、唯一,从而科学评价混响室的搅拌效率。

含长贯通导线腔体电磁耦合数值分析与实验研究

基于时域有限积分方法建立了含长贯通导线金属腔体电磁耦合数值模型,分析了平面波辐射下贯通导线长度、电场极化等参数对腔体屏蔽效能的影响;提出了基于吉赫横电磁波传输室搭建实验平台的新方法,对数值结果进行了验证;建立了耦合等效电路,并分析了耦合机理.研究表明:贯通导线对电磁波耦合作用显著,腔内屏蔽效能下降约30dB;贯通导线有频率选择特性,当其电长度ξ约为1/2的整数倍时谐振;外部导线长度对腔体谐振频率及屏蔽效能无影响;内部导线长度及腔体壁厚度主要影响腔体谐振频率;距贯通导线越远,屏蔽效能值越大;贯通导线方向上电场分量增大,屏蔽效能变差.

差模定向注入等效替代强电磁脉冲辐射效应试验方法

针对电子信息装备强电磁脉冲辐射效应试验的技术需求,考虑到传统直接辐射效应试验方法费效比高、试验频点和辐射强度不便调节等缺点,提出了一种基于"差模定向注入-线性外推"原理的注入试验新方法.采用定向耦合器级联和强耦合设计方案,构建了具备干扰信号注入和前向信号监测功能的辅助试验设备,给出了基于频域传递函数法的等效注入波形获取方法,在此基础上总结归纳了差模定向注入等效替代强电磁脉冲辐射效应试验的方法步骤.以某型数据链收发组件为受试对象,分别开展了超宽带电磁脉冲和窄带高功率微波辐射与差模定向注入试验,试验结果验证了差模定向注入等效试验方法的有效性.

双发射天线对混响室场性能影响的数值分析

提出了双天线激励混响室的方法,研究了双天线激励对混响室场性能的影响。分析了双天线改善混响室场均匀性的原理,对单天线激励下的混响室模型以及处于不同位置的双天线激励下的混响室模型进行了仿真计算,从场均匀性和场强两个方面研究了双天线对混响室场性能的影响,对双天线影响场强的机理进行了分析。研究表明:采用双天线激励改善了混响室工作区域的场均匀性;采用双天线可以降低对功率放大器的要求,降低大型混响室测试成本。最后对双发射天线在大型混响室中的应用进行了探讨和展望。

混响室关键配置对场分布影响分析

从仿真计算、实验验证、理论分析三方面研究了混响室内发射天线位置、搅拌器位置及形状对混响室场分布的影响。采用遗传算法分别对混响室的发射天线位置、搅拌器位置及形状、混响室全局进行了优化。研究表明:相对于对发射天线位置进行优化,对搅拌器位置及形状进行优化得到的场均匀性更佳,综合评价函数值F随初始群体中的个体变化更剧烈,说明场分布对搅拌器的变化更敏感;而对混响室全局优化场均匀性最好,F随初始群体中的个体变化也最剧烈。理论分析验证了仿真结果的正确性。