氢闸流管驱动三同轴电缆Blumlein线的kHz重频脉冲功率源

闪光X射线摄影技术在军事和民用等多个领域具有重要场景。针对重频直线感应加速器高重频的要求,提出了基于氢闸流管驱动三同轴电缆Blumlein线的脉冲功率源方案,设计和研制了一种三同轴电缆,研究了氢闸流管的导通特性,搭建了氢闸流管驱动三同轴电缆Blumlein线脉冲功率源的验证平台,开展了kHz重频脉冲功率源实验研究,以及kHz重频脉冲功率源驱动重频感应腔的实验研究,结果表明:基于氢闸流管驱动三同轴电缆Blumlein线脉冲功率源实现了波形品质优异的kHz重频方波脉冲输出。

基于重频熵的自适应方位聚类算法研究

针对传统方位聚类算法由于采用固定门限而难以准确对密集方位目标进行准确分选的难题,提出一种基于重频熵的自适应方位聚类算法。算法首先定义了重频熵数学模型,然后采用一系列不同的方位门限对脉冲进行聚类,并依据重频熵对不同方位门限的脉冲聚类结果进行度量,最后选取最优方位门限对脉冲进行聚类处理。仿真和实际数据验证表明,本算法可处理得到准确的聚类结果,与传统聚类算法相比本算法在密集信号环境下的聚类准确率可提升15%以上。

猝发重频高压大功率脉冲充电电源研制

针对电感隔离型重频Marx发生器的充电需求,研制了一台猝发重频高压大功率脉冲充电电源。该电源采用直流电源+储能电容+晶闸管开关+脉冲变压器的技术路线,设计指标为充电电压为90 kV,充电电流1 kA,充电重复频率1 Hz~100 Hz可调,猝发工作时最大充电次数为5次。首先介绍了充电电源的工作原理,进行了电路参数计算和结构设计,得到了晶闸管、初级电源和脉冲变压器等主要器件的参数。然后试制组装了一套电源,并进行了实验验证:对等效总电容量为0.7μF的紧凑型Marx发生器充电时,充电电压90 kV,充电时间小于120μs,充电重复频率10 Hz。该电源的研制成功对高功率重复频率脉冲功率源的进一步小型化具有重要意义。

脉冲多普勒雷达重频参数的一种序贯估计方法

针对逐脉冲序贯重频参数估计的场景,引入了评估变量控制对脉冲的缓存,对受漏脉冲和干扰脉冲等数据噪声污染的脉冲列进行了较高精度的参数估计;进一步对缓存区间内的脉冲采用试探整除的方法,对脉冲多普勒雷达截获脉冲列中重频切换的跳变时刻进行了跟踪检测。仿真实验验证了文中所提的重频参数序贯估计方法相较于传统重频参数估计方法在序贯估计场景下的有效性和优越性。

一种重频分组雷达信号时差解模糊算法

相控阵雷达具有高速灵活的波束调度能力且其信号广泛采用高重频设计,导致无源时差估计中出现大量的非均匀时差模糊点,难以精确定位。为解决时差模糊问题,基于团簇分组的方法提出一种卡尔曼滤波联合概率关联的重频分组雷达信号时差解模糊算法,该方法在时差层面充分利用了相控阵雷达信号重频组变的特性,融合多普勒频率、重周等多维信息,能够基于双站观测场景序贯完成单路时差模糊点的修正,从而得到目标真实时差轨迹。仿真验证了所提方法的可行性。

电子侦察脉冲列中重频信息提取与应用综述

脉冲重复间隔(PRI)或脉冲重复频率(PRF)是雷达辐射源最稳健的特征参数之一,体现了雷达辐射脉冲的时序规律。在功能上,重频既决定了雷达单值测距范围,又影响不模糊测速区域大小。现代雷达常采用多个重频值和多种调制类型以满足不同功能的需求。在非合作机制的电子侦察领域,PRI指2个连续脉冲上升沿的间隔,是重要的脉冲描述字(PDWs)之一。由PRI衍生的雷达重频信息包括典型重频值集、重频调制类型、重频参数时序模式,均需要从复杂的电子侦察脉冲列中提取之后才能应用至分选、识别等数据处理任务。从电子侦察系统中重频信息提取与应用的体制与技术难点出发,综述了3种重频信息提取与应用的研究现状,并对重频信息提取与应用的进一步发展做出了展望。

中波高重频激光干扰非线性响应现象试验研究

针对中波探测器被中波高重频激光干扰时出现的非线性问题,设计了中波高重频激光器干扰制冷型中波HgCdTe焦平面探测器的干扰试验,分析了干扰出现的非线性响应输出现象,并得到了中波HgCdTe焦平面探测器干扰出现非线性响应时的阈值。

载频-重频联合捷变雷达目标参数估计方法

针对载频重频联合捷变体制雷达目标参数估计问题,提出了一种新的基于多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法的载频重频联合捷变雷达目标参数估计方法。通过信号模型的空时等效,将时域信号的处理等效成空域阵列信号的处理,并将超分辨阵列信号处理方法应用到目标的参数估计中,从而把目标距离和速度的估计等效成阵列中二维参数的估计,解决了由于载频重频联合捷变所带来的目标参数估计难题。仿真实验表明,所提方法能有效实现对目标距离和速度的超分辨估计。

一种基于PRI谱的自适应重频检测方法

脉冲重复间隔(Pulse Repetition Interval,PRI)变换方法能够适应典型重频(Pulse Repetition Frequency,PRF)类型雷达信号分选,但采用观察时间原则和谐波抑制原则生成检测门限分选过程中,容易出现多信号分选漏批情况。基于滑窗滤波技术原理,提出PRI谱滑窗滤波重频检测方法,实现多信号自适应分选,提高PRI变换方法对复杂电磁环境的适应能力。仿真了6种典型重频类型雷达脉冲数据进行分选效果验证,结果表明所提方法具备典型类型重频雷达信号分选能力,多信号及复杂信号环境适应能力强,信号分选及脉冲提取准确率高。

固态开关串联的高压重频脉冲电源

随着脉冲功率技术在生物医疗、食品加工、电磁成形、等离子体研究等领域日益广泛而深入的应用,脉冲发生器的研制面临高压高频化、全固态化等新要求。为了满足这种新要求,设计了一种固态开关串联的高压重频脉冲电源。脉冲电源主要由高频触发电路、主电路以及LCL谐振电路组成:主电路为8级Marx电路串联,MOSFETs作为充放电控制开关;触发电路输出触发信号驱动MOSFETs工作;LCL谐振电路可实现输出电流恒定。电源结构触发同步性好,充电速度快,结构紧凑。对电路的结构设计、电路原理、参数设置进行了详细阐述,并利用Simplorer软件仿真验证高压重频脉冲电源电路的可行性。最后搭建了一台高压重频脉冲电源样机,实验样机参数为脉冲电压0~4 kV,重复频率0~8 kHz可调,脉冲宽度5~12μs可调。

基于LVD变换的参差重频解模糊

在实际工程中,搜索转跟踪雷达在搜索模式下通常采用参差重频技术来解算目标的多普勒频率,但如果是带有高加速度的目标,单个脉冲波束驻留时间内会造成多普勒维的扩展,导致无法准确得出模糊频率,从而导致解不出或者解出的多普勒频率与实际值偏差较大。通过在搜索模式下使用吕氏分布(Lv’s Distribution,LVD)变换估计目标的加速度,以此对回波信号进行多普勒维的补偿,再通过参差重频法解算多普勒频率,即可解算出真实的多普勒频率。通过仿真验证了所提方法的有效性。

基于重频滑变的抗分选信号设计

随着无线装备的大量应用,电子战逐渐成为打赢现代战争的关键;提高雷达的抗侦察性能是增强雷达电子对抗的重要手段,而抗分选信号设计能够从根本上增强雷达的抗侦察能力。针对目前在信号侦察领域广泛应用的序列差值直方图算法,从破坏分选算法对信号脉冲重复间隔估计值的角度设计抗分选信号。首先梳理了序列差值直方图分选算法工作步骤,分析了算法对信号分选的关键步骤,然后提出了信号设计的方案,最后进行仿真验证。仿真结果显示所设计的信号可以有效对抗分选算法。

重频高压ns脉冲电源关断保护电路的设计及应用

由于重频ns脉冲电介质击穿试验中持续时间过长的大幅值短路电流会对设备造成损害,因此设计了一种用于高压ns脉冲电源的关断保护电路。试验时根据电流的变化来判断击穿的发生并作为触发信号,关断保护电路将示波器的触发反馈信号转换成脉冲控制信号来实现击穿后电源的自动关停。将所设计的电路用于重频ns脉冲PTFE击穿试验中,验证了电路的有效性。利用该关断保护电路和示波器组成的测量系统测量了重频高压ns脉冲条件下PTFE击穿的电压电流波形和重频耐受时间,测得重频耐受时间204ms。结果表明该测量系统误差为22μs,可以满足40kHz重复频率以下的ns脉冲固体击穿试验的要求。

氢闸流管开关和感应叠加技术重频脉冲源的实验研究

在电力系统和继电保护设备快速瞬变电磁脉冲群的效应实验中,具有亚μs上升前沿的高压重频脉冲源是关键的设备之一。提出了采用氢闸流管开关结合感应叠加技术实现高压重频脉冲输出的方法。基于变压器理论推导并分析了感应叠加输出方式对脉冲前沿的影响,仿真分析了重频脉冲与单脉冲在频域内的分布情况及变压器的磁场分布,给出了同轴屏蔽结构的设计。应用该方法得到了幅值为50kV的连续5路且前沿在20ns内的重频脉冲输出,该脉冲间隔最小为50μs,并能以10μs为步长调节。实验结果表明:氢闸流管触发稳定可靠,同轴屏蔽结构的感应叠加输出方式可以有效地减小漏感对脉冲前沿的影响,并增加了传输效率。

重频激光作用下碳纤维/环氧树脂复合材料热损伤规律

运用热化学分析、扫描电子显微技术等手段,分析了碳纤维增强环氧树脂基复合材料在ms量级重频激光辐照下的损伤形式,研究了峰值功率密度、辐照时间、重复频率和脉冲宽度等对复合材料烧蚀规律的影响。研究结果表明:在激光辐照过程中,复合材料树脂基体在300℃开始裂解;由于裂解气体的保护作用,碳纤维不发生氧化,而是在汽化点(3 300℃)汽化烧蚀;复合材料热烧蚀率随峰值功率密度和重复频率提高而增大,随辐照时间增加而减小,最终均趋于定值;增加脉冲宽度可以提高辐照区峰值温度,降低碳纤维损伤的功率密度阈值。

重频脉冲CO_2激光损伤K9玻璃的实验

对脉冲CO2激光在不同重频模式下损伤K9玻璃进行了实验研究。采用输出能量为10 J,脉宽为90 ns,重复频率在100 Hz至300 Hz之间连续可调的脉冲CO2激光器,对K9玻璃样品进行了激光损伤实验,观察到两次不同重频条件下样品的损伤形貌。实验结果表明,重频越高,对样品的损伤程度就越严重;应力损伤成为K9玻璃激光损伤的最主要的原因,在重频强激光的辐照下,K9玻璃表面出现强烈的等离子体闪光,伴随明显的熔融气化破坏,并形成等离子体爆轰波。爆轰波对玻璃材料产生了严重的力学冲击作用,这种应力作用足以对K9玻璃造成毁灭性破坏。运用有限元分析对激光辐照K9玻璃的温度与应力分布进行仿真,其计算结果与实验基本吻合。

一种结构紧凑重频高压ns脉冲电源的设计

为了满足介质阻挡放电、臭氧制取和材料表面处理等工业应用需求,设计了一种结构紧凑重频高压ns脉冲电源,该脉冲电源主要由初级能源、磁芯脉冲变压器,螺旋脉冲形成线和气体开关组成。通过电路和电磁场理论分析、TPpice电路仿真及KARAT程序模拟计算,该电源在阻抗约25Ω时能够输出100 kV,脉冲宽度>150 ns,重复频率能够达到1 kHz的高电压脉冲。该电源结构紧凑,造价低,并且输出脉冲的上升前沿<20 ns,具有重要的应用前景。

重频激光辐照半导体损伤的有限元分析

在考虑到材料热力学参数随温度变化的前提下,以热传导方程和热弹方程为基础,采用有限元分析算法,考查了200ns脉宽、1064nm波长重频激光辐照下,半导体材料InSb体内的温升和热应力分布,分析了由温升效应所致该材料的损伤破坏类型,探讨了热熔融损伤和热应力损伤阈值随光斑尺寸、脉宽、重复率、脉冲次数等的变化规律。

石墨阴极用于重频长脉冲高功率微波产生的初步实验

选取两种不同成分的石墨材料(普通石墨和掺铜石墨)分别设计制作了用于电子显微镜实验的阴极样品和用于重频长脉冲高功率微波产生实验的阴极,并开展了初步实验研究。实验结果表明:掺铜石墨与普通石墨在微观结构方面存在明显不同,且掺铜石墨阴极在发射性能、微波脉冲宽度和微波脉冲后沿离散性等方面可能优于普通石墨阴极,但优势并不明显,还待在以后的实验中进一步验证。

基于低压直流供电的100 kV重频高压电源

为了满足小型化、重频化脉冲功率装置在无市电供应环境下的充电需求,研制了一种紧凑型重频高压电源。电源使用30 V低压直流供电,分别采用初级储能电容和多模块串联叠加结构实现输出功率的放大和100 kV高压的输出;通过仿真实验拟合输出电压和功率曲线,进而分析了模块和整机的性能;然后对电源各器件进行结构设计并完成了硅凝胶灌封;最后采用两组充电运行实验测试了电源系统的性能指标。最终测试结果表明：电源能够对320 nF电容负载充电至100 kV;平均充电功率大于10 kW;充电频率1～10 Hz可调;实际电源装置的输出功率小于仿真结果,可能是由反馈电流信号纹波过大和组装的等效阻抗更大所引起。该结果验证了重频高压电源技术方案的可行性,并为研制更高性能的紧凑型重频高压电源奠定了基础。