棒形天线耦合雷电电磁波及抑制方法

针对棒形天线耦合雷电电磁波信号的问题,利用实验和理论相结合的方法,建立了棒形天线接收雷电电磁波信号的等效电路,分析了雷电电磁波信号的频谱及能量分布规律,提出了利用暂态抑制二极管器件(Transient Voltage Suppressor,TVS)抑制棒形天线耦合雷电电磁波能量的重复方法.实验表明:在馈电端并联TVS管后,从棒形天线S11曲线得出的天线中心频率及带宽略变小;馈电端并联TVS管可有效地抑制棒形天线耦合雷电电磁波电压的幅值,在馈电端并联两种不同型号的TVS管,棒形天线耦合雷电电磁波电压的幅值可分别被抑制到6.8V至7V以内.实验结果和理论分析结论基本吻合.研究结果对棒形天线耦合雷电电磁波能量的抑制方法具有一定的指导意义.

架空导线耦合雷电电磁波实验与分析

通过传输线模型的理论分析,利用理论推导与实验相结合的方法,采用架空导线耦合模拟雷电进行实验。结果表明,当雷电回击通道中雷电流在5~29 kA范围时,架空导线耦合雷电电磁波形成的过电压幅值随雷电流的增大呈线性增加;耦合的能量随雷电流的增大呈幂函数关系增加;并且随导线长度的增加,耦合到的过电压和能量均减小;随导线截面积的增大,耦合到的过电压和能量均增大。

金属管内同轴线耦合雷电电磁波特性的分析

针对雷电电磁波对具有金属管保护的架空同轴线造成传输信号干扰、设备损坏等问题,通过对同轴线耦合理论的分析,利用理论与试验相结合的方法,采用大型雷电冲击发生器模拟雷电流进行冲击试验,得到以下结论:随着冲击电流的增大,线缆上的耦合电压也越大,金属管内的同轴线耦合的电压总比管外的同轴线耦合电压更小,管径越大耦合电压更小,当管径达到一定尺寸时,可以将管内的同轴线耦合电压降低在1 V以下,有效保护线缆终端的电子设备不受到过电压而有损坏;由频谱图可知,耦合的最大振幅均集中在10 kHz;同轴线在终端屏蔽层接地时能有效减小耦合雷电电磁波产生的过电压,最后通过曲线拟合,反推出当冲击电流为35 kA时,长度为30 m的同轴线耦合的峰值电压为69 V,所得的结论对同轴线在进行雷电防护中有一定的参考价值。

金属管对雷电电磁波屏蔽效能的分析

笔者针对雷电电磁波可能造成的危害,研究金属管对雷电电磁波的屏蔽效能。理论与实验相结合,利用雷电实验冲击平台模拟8/20μs雷电电流,将电流通过连接注入金属棒在金属棒上形成雷电电磁脉冲,使用金属管作为屏蔽材料,在距离金属棒1 m~3 m处用天线耦合雷电电磁波。分析对比几组数据计算耦合得到的能量以及屏蔽效能可以得出以下结论:对耦合波形进行傅里叶分析得到,金属管内振幅最大值频率在5 kHz~10 kHz,金属管外振幅最大值频率在10 kHz~12 kHz;金属管长度增加耦合电压峰值减小,距离增加耦合电压峰值减小,金属管直径增加耦合电压峰值减小;对数据进行拟合分析得到金属管长度为1 m直径为100 mm距离为1 m时屏蔽效能为20 dB~20.5 dB。对金属管内的线缆防护具有一定的参考价值。

埋地电缆耦合雷电电磁波的过程及特性分析

针对埋地电缆耦合雷电电磁波形成过电压对精密设备造成干扰及损坏的问题。根据脉冲场作用下地下电缆内感应电压的理论分析，建立了架空电缆、大地、埋地电缆一体化模型，利用模拟8／20μs波形雷电流进行冲击试验，得出以下结论：在埋地电缆终端无负载的情况下，架空电缆与埋地电缆位置相互平行相比于垂直时，埋地电缆耦合到的雷电电压幅值及能量要小：在架空电缆与埋地电缆相互位置一样的情况下。埋地电缆终端无负载时．相比于终端接与其特性阻抗相匹配的负载．埋地电缆耦合到的雷电电压幅值大3～6倍．耦合到的雷电能量大3个数量级左右．研究结果对埋地电缆在实际雷电防护应用中具有一定的参考价值。

传输线耦合雷电电磁波过程的分析方法

针对传输线耦合雷电电磁波形成过电压对电子设备造成干扰及损坏的问题,将雷电闪电通道等效为辐射线天线,建立雷电回击通道、传输线、大地一体化模型,利用传输线模型所得理论推导公式与试验相结合的方法,对传输线耦合自然界雷电与模拟雷电进行对比分析,并计算了传输线耦合雷电电磁波形成过电压波形的幅值及能量。得出:当雷电回击通道中雷电流在5 kA^45 kA范围时,传输线耦合雷电电磁波形成的过电压幅值与雷电流大小呈较好的线性关系,耦合的能量与雷电流大小呈幂函数关系;雷电过电压在传输线传输过程中激励出高频分量电压,并对其特性进行分析。试验结果和理论分析结论相吻合,研究结果对传输线雷电防护具有一定的指导意义。

闪电通道雷电电磁波的辐射耦合机理及试验分析

针对雷电电磁波引起电子信息设备损坏造成经济损失的问题,利用理论和实验相结合的方法,建立了天线接收雷电电磁波信号的等效电路模型,对雷电波近场和远场进行辐射耦合。对比分析各线天线和宽带天线耦合雷电波的电压峰峰值及能量,得出雷电流主要分布在低频部分,且随着频率的升高而递减,需特别注意防止低频率雷电波侵入的结论,这对于防雷工程设计具有指导意义。同时提出了宽带天线能更准确拟合雷电电流和雷电电磁脉冲大小以及变化趋势的宽带天线能量法,对今后雷电监测定位和预报系统的改进以及雷电防护的研究具有参考价值。

基于天线接收原理雷电流监测方法的研究

针对天线耦合雷电电磁波信号频谱及能量不准确的问题,利用实验和理论相结合的方法,建立天线接收雷电电磁波信号的等效电路,分析雷电电磁波信号的频谱和能量分布规律,提出一种用宽带天线监测雷电流的方法,通过测量雷电辐射源的电磁脉冲在宽带天线上耦合的电压幅值和能量幅值推算雷电流值的大小及其变化趋势.结果表明:宽带天线能准确地监测雷电电磁脉冲和雷电电流值以及它们的变化趋势.实验结果和理论分析结论基本吻合.研究结果对雷电监测预警系统的改进和雷电参数及其活动规律的研究具有指导意义.

双绞线耦合雷电电磁脉冲特性的分析

针对双绞线耦合雷电电磁脉冲的问题,利用试验和理论相结合的方法,建立了双绞线接收雷电电磁脉冲的试验模型,得到了双绞线耦合雷电电磁脉冲电压及频谱特征,试验结果得出:1)双绞线间接入100Ω匹配电阻的情况:双绞线的耦合电压随着冲击电流的增大而增大,可是增加线缆高度对双绞线的耦合电压并没有太大影响。2)双绞线对地接入负载电阻的情况:在相同高度下,双绞线的耦合电压与负载电阻值呈正相关关系;在电阻不变的情况下,高度越高,耦合电压值越大。3)耦合电压的频谱特性:频率主要集中在8 k Hz和2.3 MHz这两个频点周围且耦合电压的幅值与负载电阻和冲击电流皆成正比例关系。试验结果与理论分析基本吻合。研究结果对双绞线耦合雷电电磁脉冲的抑制有一定的指导意义。

架空屏蔽电缆耦合雷电电磁脉冲过程研究分析

针对架空屏蔽电缆耦合雷电电磁波形成过电压侵入室内造成设备损坏等问题。通过对雷电电磁波传输理论及屏蔽电缆耦合雷电电磁波理论的分析,建立架空屏蔽电缆耦合雷电电磁波试验模型,采用impulse current generated system(简称ICGS)雷电冲击平台模拟8/20μs雷电流波形,对长度及终端负载不同的架空屏蔽电缆,分别做雷电冲击试验。得出以下结论:当屏蔽电缆悬空时,其耦合的雷电电磁波能量及残压与长度呈负相关,与冲击电压值呈正相关;当屏蔽电缆终端阻抗匹配时,其耦合的雷电电磁波能量及残压与长度、冲击电压值都呈正相关,但终端接地时,其耦合雷电电磁波能量将明显减小;屏蔽电缆长度越长,其耦合的雷电电磁波电压波形的周期越长,频率越大,能量衰减的越慢,且在波尾位置有明显的阻尼振荡。研究结果对架空屏蔽电缆雷电防护具有一定的指导意义。

孔缝腔体对雷电波屏蔽效能的特性研究

针对雷电波通过传输线在不同孔缝屏蔽腔内对电子设备造成损坏等问题,通过对孔缝屏蔽腔体屏蔽效能的理论分析,并采用(impulse current generated system,ICGS)雷电冲击平台模拟8/20μs波形的雷电流,对不同孔径的屏蔽腔体进行试验分析。试验表明:金属屏蔽腔体对1.75 GHz雷电电磁信号的屏蔽效能与2.5 GHz的雷电电磁波相比,其屏蔽效果更好;当屏蔽腔体表面的孔缝直径为30 mm时,腔体对雷电电磁波的屏蔽效果最好,范围为16.5 dB^18 dB,且当雷电波的波长大于其截止波长时,屏蔽腔体对雷电电磁波的屏蔽效果最佳。为腔体防雷工作提供了理论依据及数据参考。