一种紧凑型高功率宽带微波源

设计了一种高功率宽带微波辐射装置,谐振器采用传输线型谐振器,其中,天线采用单锥喇叭。整个宽带微波产生装置具有结构紧凑、谐振频率较低的特点。用时域有限差分对该装置进行了数值模拟,模拟结果为:辐射场中心频率272 MHz,带宽13.5%。装置与高压脉冲源联试,开关内充电电压为71 kV时,辐射场中心频率为197 MHz,辐射场带宽达到24%,峰值辐射因子为28.3 kV。

用于宽带高功率微波辐射的双层贴片天线特性

研究了用于宽带高功率微波辐射的双层贴片微带天线输入阻抗带宽和辐射特性,提出一种适合于高功率微波辐射的圆锥传输线馈电结构以减小传统馈电探针的引线感抗,使天线的功率容量提高到百MW级,同时作为同轴线到径向传输线的过渡变换,使反射系数降低近50%。通过数值计算分析了不同的介质基底厚度组合和贴片尺寸对天线带宽的影响,优化参数后的天线带宽达到了34.9%(电压驻波比小于3),带内平均增益高于6.5 dB,最大增益8.3 dB,主辐射方向上的远场辐射因子与馈入宽带脉冲幅度比值大于1.3。分析了天线的功率容量,模拟计算表明该天线可用于辐射幅值300 kV的宽带高功率微波。

一种紧凑型宽带高功率微波驱动源

为实现对传输线开关振荡器或振荡天线进行快速充电,以提高其耐压能力和产生高频振荡信号的能量效率,本文研制了一种基于Tesla变压器的电容储能型脉冲驱动源。本文首先介绍该驱动源的工作原理和运行过程,接着利用等效电路方法分析了关键电路参数对负载充电过程的影响,然后介绍该驱动源的具体工程设计,最后介绍该驱动源初步测试结果以及将其应用于变压器油在10 ns量级脉冲下击穿特性研究的实验情况。实验表明,输出火花开关在中储电容器充电电压为-191 k V导通时,通过电感对等效电容为15 p F的传输线充电电压峰值为-224 k V,电压上升时间约10 ns。研究结果表明本文研究的驱动源能够满足对传输线开关振荡器等电容负载进行快速充电至数百k V高压的应用需求。

同轴电缆对超宽带高功率微波耦合特性实验研究

为研究同轴电缆对超宽带高功率微波的电磁耦合特性及其对终端电气设备的影响,将同轴电缆终端连接设备等效为集总负载。通过实验研究了超宽带高功率微波辐照条件下同轴电缆终端负载的耦合响应特性,分析了同轴电缆电磁脉冲耦合机理,为电子设备及系统抗电磁干扰提供了参考。实验结果表明,同轴电缆对超宽带高功率微波耦合作用显著,耦合特性受接地状态、电场极化角等影响严重。

基于光电导开关的高功率超宽带微波脉冲产生技术

光控光电导开关因其具有传统高功率脉冲器件所不具有的优良特性 ,在产生高功率微波脉冲领域具有很大的发展潜力。利用光控光电导开关可以直接从直流电源产生高功率的微波脉冲。本文首先介绍了光控光电导开关的结构和两种不同的工作模式 ,以及它在不同工作模式下的工作特性 。

电-磁振子组合型宽带高功率微波辐射天线仿真与设计

为了满足宽带高功率微波辐射系统紧凑化的需求,设计了一个口径面尺寸为20cm×20cm 的电磁振子组合型天线,采用三维全波电磁场仿真,得到该天线在0.3～1.7GHz 带宽内的驻波比小于3,且在此带宽内天线增益均大于2.仿真分析了该天线结构的尺寸、电流环长度以及天线开口角度对电磁振子组合型天线阻抗带宽和增益的影响.在此基础上,给天线馈入峰值为226kV 的宽带信号,仿真得到天线的最大辐射因子为150kV,等效峰值功率为358.8 MW,辐射效率约70.6%.仿真结果表明：组合振子天线能够满足宽带高功率微波的辐射要求,同时满足辐射系统紧凑化和高辐射效率的要求.

超宽带高功率微波低空传播特性的分析与计算

推导了超宽带高功率微波(UWB-HPM)传播于压强大于100 Torr大气中的击穿阈值,当超宽带高功率微波在击穿阈值低于其场强的大气中传播时,会引起大气击穿,从而产生随时空迅速变化的等离子体,使得UWB-HPM的尾部发生衰减、缩短脉冲持续时间。利用时域有限差分法(FDTD),对UWB-HPM在该压强范围大气中传播所引起的击穿特性作了数值计算,并给出了FDTD求解过程的流程图。所得到的数值结果对UWB-HPM的实际使用将具有参考价值。

一种紧凑型宽带高功率微波源设计与测试研究

设计了一款体积紧凑、工作在特高频波段的宽带高功率微波源,系统利用24 V蓄电池供电,Marx发生器作为驱动源,采用四分之一波长开关振荡器调制产生宽带电磁脉冲,激励高功率微带平板天线辐射,测试结果显示系统工作中心频率为425 MHz,远场辐射场强-距离积峰峰值为91.5 kV@1 m,该微波源体积尺寸为871 mm×370 mm×330 mm,含电池质量小于43 kg,拓展了宽带高功率微波技术在无人机、机器人等平台的应用前景。

一种基于油介质开关振荡器的紧凑宽带高功率微波源（英文）

紧凑宽带高功率微波源研制过程中,为了提高工作电压,开关振荡器采用变压器油作为绝缘介质。研制了一种具有较小几何尺寸和前向辐射方向图的组合振子天线作为辐射天线。在设计阶段,采用电磁仿真软件对开关振荡器和辐射天线的性能进行了仿真和预测。然后,对该宽带高功率微波源进行了实验研究,并对辐射场进行了测量。结果表明:开关振荡器的工作电压超过300kV,辐射场rE值(距离和辐射电场峰值的乘积)达到125kV;辐射场中心振荡频率为375MHz,3dB带宽为24%。

宽带高功率贴片天线优化设计与实验

研制了中心频率为300 MHz的宽带高功率贴片天线,并进行了高功率实验研究。采用Taguchi全局优化算法对双层贴片天线的结构参数进行优化设计,使其驻波比小于3的带宽达到60.2%,最大增益8.1dB。为提高其功率容量,对贴片、介质基底和馈电结构进行了改进和相应的绝缘设计。小信号测试结果与理论计算吻合,实测带宽达到64.2%。高功率实验中,馈入峰值89 kV和-81 kV的双极的脉冲,辐射因子达到75.2 kV,等效峰值辐射功率为188.5 MW,辐射场频谱的3 dB带宽为46%,实测能量方向图与模拟结果相符,半能量角宽约为90°。

等阻抗超宽带高能微波发生器模拟研究

基于等阻抗-双脉冲成形线技术,建立了一个超宽带高能高功率微波发生器理论模型。计算机模拟结果表明:利用等阻抗超宽带高功率微波发生器,可以同时产生纳秒主脉冲和皮秒前沿脉冲;通过控制皮秒脉冲成形线输出开关闭合的延迟时间,可以调制皮秒脉冲和纳秒脉冲的输出电压比值;通过调节纳秒脉冲成形线与皮秒脉冲成形线的电容比值,可以控制皮秒脉冲的脉宽和皮秒脉冲的峰值电压;利用等阻抗超宽带高功率微波发生器,可以最大限度地提高辐射脉冲能量和整个系统的能量转换效率。

高功率超宽带电磁脉冲技术

高功率超宽带电磁脉冲源对许多应用 ,如冲击脉冲雷达、探测地雷、微波武器等是十分重要的。本文评述在快速高压开关和超宽带天线发展中的最新进展 。

现代战争面临的高功率电磁环境分析

摘 要：本文综述了与电磁武器有关的高功率微波（HPM）、超宽带（UWB）、核电磁脉冲（HEMP）等高功率电磁辐射的主要参数及其传播规律；快上升沿电磁脉冲（FREMP）的主要参数及其传播规律与国外相关标准。对超宽带短脉冲电磁学的形成作了初步探讨，最后概略分析了超宽带电磁武器对防护工程的影响。

宽带高抑制性能电磁脉冲防护电路设计与实验

强电磁脉冲易通过天线、孔缝、线缆等多种耦合途径进入电子系统内部,造成敏感电子设备出现短暂故障或永久损毁。安装电磁脉冲防护电路可有效提高电子设备抗强电磁脉冲能力。基于LC选频网络和瞬态电压抑制(TVS)二极管,设计了一种宽带高抑制性能电磁脉冲防护电路,防护电路工作带宽超过2 GHz、插入损耗低于0.6 dB。系统性研究了防护电路对频谱分布在工作带宽内多种电磁脉冲(方波脉冲、宽带高功率微波、窄带高功率微波)的防护能力。结果表明:防护电路对不同类型电磁脉冲电压抑制比大于40 dB、耐受功率超过387 kW、而响应时间仅0.7 ns。该防护电路具有工作频带宽、电磁抑制性能好、响应速度快、耐受功率高等特点,对电子信息系统电磁防护加固具有重要意义。

超宽带Cassegrain双反射面天线研究

为了减小馈线损耗和方便天线旋转，设计了超宽带Cassegrain双反射面天线系统。采用FEKO数值模拟软件在0．2～1．5GHz频率范围内模拟了不同副反射面直径的4．5m双反射面天线（焦径比为0．4）的辐射增益，并与相同口径和焦径比的前馈式反射面天线进行了比较。模拟结果表明：当双曲副反射面直径为70cm，焦距为22．5cm时，在0．2～1．0GHz频率范围内，双反射面天线增益比前馈式抛物面天线高1～2dB；在1．1～1．5GHz频率范围内，双反射面天线增益比前馈式抛物面天线小1～2dB。选择直径为70cm、焦距为22．5cm的双曲副面与TEM喇叭和4．5m抛物面组成双反射面天线系统，分别用960 ps和3 as脉宽的单极脉冲源对天线进行了实验研究。实验结果表明：用960 ps和3 as脉宽的单极脉冲激励，Cassegrain双反射面天线在70m轴上远场辐射场波形峰峰值分别为前馈式反射面天线的158％和162％。

终端负载对同轴电缆超宽带辐照效应的影响

为研究同轴电缆对超宽带高功率微波的电磁耦合特性及其对终端电气设备的影响,将同轴电缆终端连接设备等效为集总负载,构建了超宽带辐照实验系统,设计了同轴电缆耦合实验平台,实验研究了不同终端负载条件下同轴电缆终端负载耦合响应电压变化规律,并分析了同轴电缆电磁耦合机理,研究结果表明:终端负载响应电压波形的振荡周期及耦合响应频率点只与同轴电缆特性有关,与终端负载情况无关;终端负载变化对终端负载耦合响应电压有较大影响。

旋磁非线性传输线原理分析和初步实验

作为一种特殊的宽带高功率微波源,旋磁非线性传输线(gyromagnetic nonlinear transmission lines,GNLTL)由于中心频率高、易于调频以及可以高重频运行等特点,得到了广泛的关注。为明确GNLTL的特殊工作机理,对比分析GNLTL与传统旋磁应用场景的不同之处。从微观磁化动力学入手,针对GNLTL产生微波的原因进行定性解释。搭建一套低功率的验证实验装置,重点针对实验场景构建、GNLTL设计进行介绍。实验得到微波信号的中心频率为750 MHz,3 dB波束带宽达12%,峰值功率为245 kW,初步验证了GNLTL的微波产生效果。

UWB-HPM脉冲辐照下抛物面天线耦合特性研究

针对超宽带高功率微波脉冲辐照下雷达前门耦合特性进行探索,通过理论分析、软件仿真、辐照实验,对抛物面雷达天线的响应特性进行了研究。实验结果表明:由于天线的带通滤波作用,与窄带信号辐照相比,在接收超宽带脉冲信号过程中,会导致输出信号频谱变窄、时域延拓、峰值电压变小,并伴有振荡衰减的尾瓣,耦合输出信号表现为非线性失真。由于在耦合过程中丢失部分能量,毁伤效果降低。

毫米波引信射频前端UWB-HPM效应研究

针对毫米波引信射频前端在复杂电磁环境下易受干扰的问题,使用场路联合的方法对其前门耦合效应进行研究。通过电磁仿真软件模拟引信天线在超宽带高功率微波环境下天线的耦合效应,并对不同脉宽、不同距离下的耦合电压进行数值分析;通过电路设计软件对RF前端电路进行注入实验,结合仿真数据分析RF前端损伤机理。结果表明,当辐照场强为100 kV/m、信号脉宽为0.05 ns时,耦合中频输出信号峰值电压可达1.8 V,对引信末端可靠性造成严重威胁。所得结论不仅完善了引信高功率微波效应理论,还为RF前端防护提供了理论依据。