基于FDTD的局部放电射频传感器特性研究

射频(RF)检测局部放电(PD)可以实现非接触式测量,因而具有较好的应用前景。以小环天线为例,对磁场天线作为局部放电射频传感器时其灵敏度的确定方法和影响灵敏度的因素开展了研究。首先,基于时域有限差分(FDTD)法建立了吉赫兹横电磁波(GTEM)小室的仿真模型,通过实验和仿真对比表明了仿真模型的有效性。在此基础上,考虑了天线结构、尺寸等因素对灵敏度的影响,确定了灵敏度随天线直径、垂直导体、线圈匝数的变化规律。本文的研究为进一步考察不同磁场天线传感器的特性,并对传感器特性进行优化,设计实现能够满足具体电力设备局部放电测试需求的新型射频磁场传感器奠定了技术基础。

GTEM Cell斧形过渡块侧边曲线方程的算法

为便于加工 ,以往的吉赫兹横电磁波传输室 (GTEMCell)过渡接头中斧形过渡块均采用近似设计 ,即侧边取直线。这样做的结果是传输损耗曲线在过渡段的分布不理想。基于修正的目的 。

强电磁场环境下屏蔽效能测试新方法

为评价屏蔽材料对强电磁场的屏蔽效能,提出了一种在吉赫横电磁波传输室(GTEM室)内放置屏蔽箱的屏蔽效能测试方法,即屏蔽箱法,并阐述了测试系统组成.通过对同一种材料进行屏蔽效能测试,分析了该方法与屏蔽室法、法兰同轴法的屏蔽效能测试结果,结果表明:采用屏蔽箱法得到的屏蔽效能测试结果与另两种方法一致,说明该测试方法合理、技术可行.然后应用该测试方法在强电磁场环境对能量选择表面材料进行了屏蔽效能测试,测试结果真实反映测试材料的屏蔽能力,说明该方法适用于强场环境下的屏蔽效能测试,并能够分析强电磁脉冲作用下材料屏蔽效能与场强大小和极化方向的关系,弥补了屏蔽室法和法兰同轴法的不足.

基于吉赫兹横电磁波室的特高频传感器性能评价方法研究

特高频局部放电检测法在GIS设备现场状态检测中得到了广泛应用,但传感器性能良莠不齐制约了现场应用效果。为研究特高频传感器对局部放电引发的电磁波信号的响应特征,基于吉赫兹横电磁波室开展了传感器扫频试验研究,在传感器有效检测频段内将一恒定电场强度扫频信号注入横电波室,检测传感器电压信号输出强度,用输出与输入信号强度比值的方式来表征传感器的响应特征,并与传统的脉冲分解法和驻波比法进行了比较分析,证明了该方法得到的结果是准确的。文中还比较了不同输入强度信号情况下传感器响应特征曲线,分析表明,该方法还可以获得更多传感器检测能力细节,如各频点的响应能力和传感器的检测灵敏度及饱和区间等,该方法为进一步深入研究特高频传感器性能评价方法提供了理论和实践依据。

强电磁场对某型无线电引信安全性的影响

为了研究强雷电电磁场(LEMP)对没有保护状态下无线电引信性能的影响,对LEMP进行了模拟。利用MARX发生器向宽带横电磁波(GTEM)室注入雷电电压波,在GTEM室内产生模拟的LEMP电场;利用浪涌发生器向亥姆霍兹线圈注入雷电电流波,在线圈内产生模拟的LEMP磁场。根据某型无线电引信可能遭遇的雷电电磁环境,对处于勤务处理状态的该型无线电引信进行了辐照效应实验,测试辐照前后引信的性能指标,对其差异进行比较,分析了LEMP对该型无线电引信性能指标的影响。结果表明,在强的雷电电磁场环境下LEMP电场会损坏该型无线电引信的高频组件,使其不能产生探测信号,导致引信不能正常发火;LEMP电场还会损坏检波电路,使检波直流电压不能达到正常指标,从而导致引信也不能正常发火;LEMP磁场对该型引信性能基本没有影响。

基于腔模理论的圆盘传感器性能研究

为了研究影响圆盘型UHF传感器性能的因素,本文基于腔模理论,采用XFdtd软件仿真研究了圆盘电极直径、介质基片厚度、介质基片介电常数、同轴馈源位置对传感器性能的影响;建立了基于GTEM小室的等效FDTD模型,采用频域有效高度对不同馈源位置的圆盘型UHF传感器的性能进行了评价。结果表明：圆盘电极直径、介质基片厚度和介质基片介电常数的增加会使传感器的频带向频率减小的方向移动;馈源位置对传感器谐振模式的影响明显,馈源位于ρ=a/4处的传感器较馈源位于ρ=0处的传感器,在300~800 MHz频段上的平均有效高度提高了约127%。

强电磁脉冲模拟技术

为了对核电磁和雷电电磁脉冲等进行模拟研究,研发了由Marx发生器和GHz横电磁波室组成的电磁脉冲模拟装置。介绍了该装置的组成及工作原理、产生的高空核电磁和雷电电磁脉冲后分析了电路参数对核电磁脉冲波形的影响并用光纤场测量仪GC-202-1测出了用该装置产生的电磁脉冲波形。初步实验研究表明,用这种装置能够实现对强电磁脉冲的实验室模拟。

核电磁脉冲模拟装置

在分析核电磁脉冲特性的基础上 ,讨论了由 Marx发生器和 GTEM室组成的核电磁脉冲模拟装置。介绍了该装置的组成、工作原理 ,并通过仿真计算得到核电磁脉冲波形。实验表明这种装置能实现对核电磁脉冲的实验室模拟。

GTEM室与开阔场的辐射发射相关研究

给出了用 Wilson和 lee的方法推导并经过订正的 GTEM室端口输出推算辐射体在开阔场中辐射场的公式 ,指出了使用条件 ,介绍了用该方法进行的 1 8个频点实验的结果 ,并对这两种方法进行了对比。结果表明用 GTEM室做 EMI测试是有希望的 。

机箱屏蔽设计和屏蔽效果测量

分析了机箱产生电磁泄漏的机理 ,介绍了机箱电磁屏蔽的设计方法和利用 GHz横电磁波室 (GTEM Cell)测量机箱屏蔽效果的方法 .在 GTEM Cell内对采取不同屏蔽措施机箱的屏蔽效果进行了测量 ,给出了定量的数据 .为提高机箱的屏蔽性能 ,提供了理论依据和实验数据 .

HEMP和LEMP的实验室产生方法

分析了高空核电磁脉冲(HEMP)和雷电电磁脉冲(LEMP)的特性,介绍了实验室产生强电磁脉冲的方法。设计了一种电磁脉冲模拟装置,该装置由Marx发生器和吉赫横电磁波(GTEM)室组成。为了获得前沿小于10ns的电磁脉冲,该装置采用了前沿陡化技术。初步实验研究表明,采用这种装置能够产生波形参数满足要求的高空核电磁脉冲和雷电电磁脉冲。

GTEM Cell内场的分布

通过计算和测量研究了GHz横电磁波传输室内场分布的特点.介绍了利用三维FDTD法计算GHz横电磁波传输室内场分布的方法、需要注意和解决的一些问题,并将理论结果与实验结果进行了比较,符合得比较好.可以看出在GHz横电磁波传输室的有效工作区内场强的变化小于4dB,可以满足电磁兼容测量的要求.

GTEM室中射频连续波对某数字电路的辐照效应

在GTEM室中用射频连续波对某导弹装备上的数字控制电路进行电磁辐照.在一定的场强下,引入的电磁骚扰未导致被监测的与非门产生错误反转时,产生控制信号的自激多谐振荡器却受到了电磁干扰,主要表现为产生的方波控制信号的占空比增大.分别研究了谐波波源频率在80,100,300 MHz和1 GHz时电路受干扰的情况,发现:多谐振荡器对频率为100 MHz的连续波干扰最敏感,对80,300 MHz的干扰比较敏感,而对1 GHz的连续波干扰不敏感.在每个频点,对方波控制信号的占空比随场强的变化进行了相关性拟合,并建立了数学模型.

用GTEM室做EMI测试的电小尺寸概念

目前用GTEM室做辐射EMI测试的方法仅适用于电小尺寸辐射体 ,如何正确理解这个电小尺寸的概念是实用中很重要的问题。

静电放电电磁脉冲模拟装置

介绍了静电放电电磁脉冲 ( ESD EMP)的特性。研究了用 ESD模拟器产生 ESD EMP的方法 ,并给出了 ESD EMP的时域波形和频谱。在研究 ESD模拟器的基础上 ,首次通过 ESD模拟器和GTEM室的结合 ,在 GTEM室内产生了均匀的、重复性和线性好的 ESD EMP。实验表明 ,用这种装置能够实现对静电放电电磁脉冲的实验室模拟。实现了人们用 GTEM室产生 ESD EMP的梦想。

用积分方程求解散射体自然频率的新方法

散射物体自然频率（极点）对目标识别有重大意义，奇点展开法采用矩量法化积分方程为矩阵方程，通过求解系统矩阵行列式零点来获得极点。提出了一种直接从积分方程出发，对积分核函数作快速傅里叶变换（ＦＦＴ），通过求解ＦＦＴ获得的各分量在复平面上的零点来求取散射体极点的新方法，并以细线导体为例，在很短时间内计算出精度很高的极点。

射频连续电磁波对某数字电路的辐照效应研究

在GTEM室中用射频连续波对某导弹装备上的一块数字控制电路进行电磁辐照,在一定的场强下,引入的电磁干扰还未导致被监测的与非门产生错误反转时,产生控制信号的自激多谐振荡器却首先受到了电磁干扰,主要表现为产生的方波控制信号的占空比增大。分别研究了波源频率在245 MHz和330 MHz的情况下电路受干扰的情况,辐照实验分别对待测设备按水平横向放置、水平纵向放置和竖直放置3种放置方位分别进行了辐照。最后对水平横向放置的两个频点,将方波控制信号的占空比随场强的变化进行了相关性拟合,建立了数学模型。

EMP模拟器用GTEM小室接头的优化设计

为了提高GTEM传输室的耐高压能力,并保证良好的传输特性,对其馈电接头进行了优化设计。采用三维时域有限差分法(FDTD)建模分析,计算并讨论了一种常规小室接头的场分布和击穿电压;加聚四氟乙烯绝缘护套以提高耐压;用电磁场计算软件HFSS扫频计算此接头的驻波比特性并对斧形块和电缆连接器的结构尺寸进行了参数优化。计算分析表明接头圆形同轴段的最大场强为方形同轴段的3倍以上;瞬态脉冲输入时,加聚四氟乙烯绝缘护套后能承受的最大场强可提高到54kV/mm;接头的驻波比<1.3。测试表明,在30MHz到2.4GHz之间,GTEM小室驻波比都<1.6,模拟器产生的脉冲波形良好,50kV高压下未击穿,接头满足工程应用要求。

基于LabVIEW的GTEM Cell辐射干扰自动测试系统设计

组建了在GTEM Cell内测量辐射干扰自动测试系统,采用E7402A频谱仪作为测量接收机,82357A USB/GPIB接口卡作为频谱仪与计算机数据传输通道。用LabVIEW图形化开发工具作为测试程序设计平台,开发了自动测试系统。该系统能自动完成对EUT(受试设备)总的辐射功率测试,并计算EUT在OATS上的辐射场强,提高了测试工作的效率和精确度,具有很强的应用价值。

GTEM室与开阔场的辐射测量之间关系研究

该文详细推导了用电、磁偶极矩展开表示的电小尺寸辐射体在 GTEM室的辐射功率与开阔场中辐射场之间的理论关系,修正了 Lee理论中相应公式,并将理论结果与标准单极子辐射源实验结果进行了比较。结果表明两者符合的很好。这说明 GTEM室和开阔场辐射测量具有密切的相关性。对于电小尺寸的辐射体,GTEM室不仅可以用于 EMS测试,也可用于做 EMI测试。