基于冲击脉冲辐射天线的高功率超宽带电磁脉冲辐射系统

为给超宽带电磁脉冲效应机理与防护技术的研究提供实验平台,研制了一种基于冲击脉冲辐射天线(impulse radiation antenna, IRA)的高功率超宽带电磁脉冲辐射系统,辐射系统由差分脉冲高压源、锋化开关、IRA和介质透镜等部分构成。设计中,差分脉冲高压源由基于氢闸流管的脉冲源驱动副边中心抽头的脉冲变压器实现;设计的紧凑型锋化开关高度仅为1 cm,开关间隙为1 mm,可嵌入IRA天线馈电点,开关最高工作气压可达3 MPa;基于菲涅尔定理设计了介质透镜,以校正锋化开关和绝缘变压器油对IRA天线辐射中心的影响,改善了天线的辐射特性;辐射系统可通过改变锋化开关的气压和充电电压调节系统辐射功率。测试实验表明辐射系统的主要技术参数如下：在时域,在天线主轴距离口径面5.5 m处辐射电场脉冲上升沿约为330 ps,幅值约为±8 kV/m,远场有效电势最高可达44 kV,辐射功率可调;在频域,中心频率为400 MHz,基于能量范数比定义的信号频带为80 MHz～1GHz,信号带比约为12.5,百分比带宽为170.4%。辐射系统能够为开展超宽带电磁脉冲效应阈值规律及防护技术的研究提供一个辐射...     

基于光纤技术的电磁脉冲3维电、磁场测量系统

为对空间中任意极化方向的电磁脉冲进行测量,研制了一套3维电场和磁场测量系统。分别选择棒状电小天线与B-dot天线作为电场、磁场传感器的接收天线,并通过改变天线几何尺寸来满足工作带宽与灵敏度的测量要求;通过光电转换模块将调理后的天线输出信号转换为光强度信号并通过光纤传输;最终通过建模仿真与标定试验来验证测量系统的性能。实验结果表明:所研制的测量系统体积小、抗干扰能力强、对电磁脉冲的纳秒级前沿响应快,其响应前沿3 ns,电场测量系统的动态范围可达-8.5~8.5 kV/m,磁场测量系统的动态范围可达-10~10A/m;且可以通过3维矢量合成的方法方便地测量空间任意极化方向的电磁脉冲。     

50kV,1ns前沿高压脉冲源的研制

介绍了50kV，1ns前沿高压脉冲源的工作原理及设计部件的研制，给出了脉冲高压源的输出波形，该高压脉冲源与有界波电磁脉冲模拟器辐照天线相接，可在其工作空间内产生前沿为1．2ns，脉宽为50ns的电磁环境，用于电子系统的电磁脉冲效应研究。     

用于地面核爆源区电磁脉冲环境评估的工程等效电导率测量和反演方法

地面核爆源区电磁脉冲（SREMP）可穿透工程岩土介质,对地下工程内的电子信息设备造成严重影响。为评估地下工程内的SREMP场环境,提出基于连续波等效的SREMP近区场测试方案,搭建等效试验测试系统,对系统中线天线近区场特性进行研究。通过线天线近地磁感应强度的试验测试,验证该测试系统的可行性。在此基础上利用时域有限差分算法对测点处的大地等效电导率进行反演研究,并对一定深度地下工程典型频点处的场环境进行计算。结果表明,该方法可针对不同的大地介质开展地下工程SREMP场环境评估,为研究SREMP效应和工程防护设计提供了参考。     

电磁脉冲的范数探测及其应用

电磁范数作为一种定量表征脉冲波形特征的工具,已被美军标和IEC等多个国际标准所采纳,可应用于高功率电磁环境效应机理和评估技术研究。首先简要分析了不同电磁范数的物理意义及其内在关系,然后介绍了基于高速数字采样与存储技术研制的范数探测器。范数探测器把测试信号直接数字化并存储到探测器内部,而不再需要传输线缆或光缆,其实时采样频率可配置为1 GHz或2 GHz,存储深度为4 k B,可拓展。编制了上位机数据软件用于在电脑上显示波形并快速计算给出波形的常用电磁范数。该范数探测器可以解决密闭腔体内耦合场全波形的测量,计算给出的电磁范数可用于效应的敏感参数分析和效应评估,以及响应定界、电磁辐射源的时间反演定位等领域。     

电磁脉冲防护器件性能测试用同轴夹具研制

测试夹具是电磁脉冲防护器件接入测试电路的必需装置。为此,分析了防护器件高功率电磁脉冲测试对测试夹具的要求,采用多段同轴结构的设计思路,研制了一种专用测试夹具。该夹具采用多阶缓渐变方案和错位补偿技术等;通过经验算式和软件仿真相结合的方法对各部分尺寸进行了优化设计,改善了其高频传输特性。矢量网络分析仪测试结果表明：在1 MHz^3 GHz频段内,该夹具具有良好的传输特性,电压驻波比（voltage standing-wave ratio,VSWR）均小于1.4;除部分频点外,反射系数小于-20 d B;此外,该夹具还具有耐压强度高、元件接入简单、可灵活拆卸等优点。该夹具可有效解决不同类型防护器件高压快脉冲注入下的测试难题。     

宽频带电光式脉冲电场测量系统的研制及应用

介绍了一种宽频带电光式脉冲电场测量系统（ＰＥＭＳ－１），该系统动态范围约６０ｄＢ，频率响应为０．１Ｈｚ～７００ＭＨｚ，具有抗电磁干扰能力强、探头部分无源化、体积小等优点，可用于传统测试手段难于实现的复杂电磁环境下或小空间内的瞬变电场测量。给出了系统组成及分析，对频率响应与线性测量范围进行了实验研究，提出了一种无标准场时有效进行幅值标定的方法。最后，在两种脉冲电场环境中进行了测试应用。     

基于电磁时间反演传递函数相关性的传输线网络故障定位方法

针对传输线网络中故障行波群信号辨识、到达时刻确定及故障分支判定困难等因素导致的定位误差问题,将电磁时间反演技术与传递函数相关性原理相结合,提出了一种基于电磁时间反演传递函数相关性的故障定位新方法。经过仿真与实验验证,对比了传统范数判据与相关性判据在多分支传输线网络中的定位性能。研究表明：当故障位置与观测点之间存在2个及以上分支点时,传统范数判据定位结果会出现较大偏差,能量判据和峰值判据在十分支网络中遍历故障位置时的仿真正确率仅为8%和36%,而传递函数的相关性判据可有效改善定位偏差问题。根据测量信号的频谱特征,选取包含高阶谐振频率的窄带分量进行反演计算可显著提升定位的正确率。传递函数相关性的定位方法基于单个观测点覆盖整个传输线网络,相比现有能量及峰值判据,在复杂多分支网络中具有更好的适用性和可靠性。     

HEMP线缆效应研究中的几个关键因素

线缆耦合是HEMP对电子系统作用的主要途径之一。传输线模型是分析场线耦合常用的研究方法。针对影响线缆中电压、电流响应的几个关键因素,如地面附近的电磁环境、所采用的传输线分析模型、地面土壤电导率以及线缆架高等,计算了线缆的响应,并从机理上给出了解释。所得到的分析结论对于实验研究及防护设计都有参考意义。