连续波在强电磁脉冲效应中的适用性研究

介绍了连续波系统对高空核爆电磁脉冲(high altitude electromagnetic pluse, HEMP)效应的研究方法.对连续波系统的搭建、试验方法和数据处理进行了介绍, 以鞭天线为试验对象进行了效应试验, 通过对数据的采集和计算, 获取了鞭天线的传递函数.在此基础上, 用有界波模拟器的空间HEMP双指数波形数据进行了仿真获取响应, 并与鞭天线在有界波模拟器试验的效应数据进行比较, 进一步验证了连续波在强电磁脉冲效应研究中的科学性、有效性.同时, 该试验也为连续波系统在HEMP领域的研究和运用提供了有效支撑.     

垂直人射HEMP近地面电磁环境特性研究

高空核爆电磁脉冲(HEMP)具有覆盖范围广、峰值场强高等特点,对电子设备构成严重威胁.针对有关HEMP标准中主要涉及自由空间HEMP波形描述的情况,研究了双指数HEMP平面波垂直入射地面时,地面附近的电磁脉冲环境特性.基于时域有限差分(FDTD)法提出使用一维合成平面波解决总场空间激励源的引入问题.通过设置不同的入射波状态和环境因素,仿真计算了HEMP在地面附近的电磁脉冲环境参数,并对HEMP在地面附近的传播特点与规律进行了总结和归纳.结果表明,较低位置处反射场削弱了部分入射场,使总场幅度降低;较高位置处经历较为完整的入射场和反射场的冲击;地表介质的电气参数对总场也有影响,其中电导率的影响较大.这些结论有利于指导地面附近电子设备的防护设计.     

垂直人射HEMP近地面电磁环境特性研究

高空核爆电磁脉冲(HEMP)具有覆盖范围广、峰值场强高等特点,对电子设备构成严重威胁.针对有关HEMP标准中主要涉及自由空间HEMP波形描述的情况,研究了双指数HEMP平面波垂直入射地面时,地面附近的电磁脉冲环境特性.基于时域有限差分(FDTD)法提出使用一维合成平面波解决总场空间激励源的引入问题.通过设置不同的入射波...     

UWB,HEMP作用下长线缆场线耦合效应比较研究

为详细研究UWB(超宽带)、HEMP(核电磁脉冲)作用下长线缆的场线耦合效应问题,并将二者进行比较,依据场线耦合效应计算的Agrawal、Vance模型,推导了能有效用于场线耦合效应编程计算的实用算式.在此基础上编写了Matlab计算程序,对UWB和HEMP作用下长线缆的场线耦合效应进行了计算、分析和比较,得出了两种强场作用下的效应规律.计算显示,UWB和HEMP都能在线缆上激励较高的电流脉冲,也能在线缆端部激励较强的干扰电压脉冲;在相近条件下,UWB激励的响应弱于HEMP;二者相比,其场线耦合效应既有相似之处,又有不同的特点.     

双指数源激励下垂直电偶极子产生的极低频近场

针对雷电过程在地面产生的近区极低频电磁脉冲,推导出了双指数模型激励下垂直电偶极子产生的极低频电磁场的瞬态近似表达式.该方案基于Sommerfeld积分在准静态近似下求解,从频域出发,利用单位脉冲响应的近似结果与双指数模型激励源卷积计算的方法,通过傅里叶逆变换,得到了双指数源激励下的瞬态解析表达式,其可用于模拟雷电信号产...     

不均匀媒质近地面HEMP电磁环境特性研究

确定HEMP近地面电磁环境是研究近地面电子设备的HEMP效应的基础。由于地面对电磁场具有反射作用,使得近地面的电磁环境与自由空间的电磁脉冲环境相差较大。通过分析近地面HEMP传播特性以及土壤电气参数的不同,建立不均匀媒质影响模型,采用修正的菲涅尔反射系数对模型进行理论计算,验证CST数值仿真方法的准确性及简便性,并对近地面复杂电磁场环境进行仿真计算。结果表明:不同波形、距地高度、上层厚度以及入射角度对HEMP影响较为明显,不均匀媒质使得近地面HEMP电磁脉冲环境异于均匀媒质,此结果能为指导近地面电磁脉冲防护提供基本依据。     

14 nm SOI FinFET器件单粒子瞬态的复合双指数电流源模型

单粒子瞬态(SET)的电路仿真通常是注入双指数电流源来模拟,然而,纳米FinFET器件的SET采用单个双指数电流源模拟会带来较大误差。TCAD仿真结果较准确,但耗时较长,为了较为准确地电路仿真SET,提出了一种SET的复合双指数电流源模型。利用TCAD对电学特性校准的14 nm SOI FinFET器件的SET进行仿真,通过分析瞬态电流波形,对比双指数模型特点,提取特征参数,并利用遗传算法对模型参数进行优化处理,得到了关于线性能量转移(LET)的复合双电流源参数的解析模型。利用此复合双指数电流源模型与TCAD得到的瞬态电流波形、峰值和收集电荷量进行对比检验。结果显示,本文模型得到的SET电流波形与TCAD的基本吻合,与TCAD相比,模型的峰值电流的平均误差和最大误差分别为3.00%、5.06%;收集电荷量的平均误差和最大误差分别为4.02%、7.17%。     

基于最小平方误差的辐射源识别

针对测量参数不确定所造成的辐射源不能正确识别问题,提出一种基于最小平方误差模型的识别方法。该方法首先计算辐射源的特征参数相对于数据库中相应特征参数的平方误差,然后利用最小平方误差来确定辐射源隶属度。该模型与几何距离度模型、云模型相比,在识别辐射源类型时,增加了雷达特征参数（重复频率、脉宽和天线扫描周期）的多值性和相关性,仿真结果表明,该方法的正确识别率比前2种方法分别高出5%和40%。     

一种高空核电磁脉冲磁场测量技术

针对高空核电磁脉冲（high altitude electromagnetic pulse，HEMP）试验研究，分析了电小环天线测量原理和频率特性，建立了传感器数值模型，研究了其脉冲接收特性，设计了一种B-dot传感器，研制了一套脉冲磁场测量系统.结果表明:当环面半径小于20 mm，传感器的上限截止频率达到720 MHz以上，标定结果显示测量系统整机的上升时间小于1 ns.应用该系统测试HEMP模拟器的电磁脉冲环境，并与电场测量结果进行了比对和验证，结果与理论相符，该系统具备HEMP模拟器产生的快前沿脉冲磁场的测量能力，同时可推广应用于其他强脉冲磁场测量.     

基于MOSFET比例差值特性的器件表征方法

利用比例差值方法给出了 MOS器件的一种新特性——比例差值输出特性 ,该特性具有谱峰特征 ,其峰位、峰高与器件的特征参数相关 .采用了一个分析模型来表征谱峰与器件特性参数关系 ,可以直接提取 MOS器件特征参数 .模型计算结果与实验数据保持了很好的一致性 .实际测量中不同衬底条件和不同的比例差值常数对提取参数的影响也作了分析     

Novel Parameter Estimation of Double Exponential Pulse (EMP, UWB) by Statistical Means

High-power electromagnetic environments, such as the high-altitude electromagnetic pulse (HEMP) and the ultrawide-band (UWB) pulses, pose dangerous threats to electronic systems. Such pulse shapes are often described physically by the characteristic parameters: the rise time t_r, pulse width t_fwhm and maximum electric field strength E_max, and mathematically by the double exponential function with characteristic parameters alpha, beta ,kappa . and E₀. In practice, it is very necessary to transform the two groups of parameters into each other. In this paper, a novel relationship between the two groups of parameters is established by statistical means. This method utilizes only four assistant variables to realize the transform, and the overall estimation error is less than 2.0%.     

超声信号的双指数模型及参数确定方法

 根据实际系统超声信号的普罗尼分析结果,提出了基于双指数线性组合的超声信号经验模型,分析了上升时间和半峰宽特性,给出了模型参数确定方法.对双指数模型和混合指数模型的拟合精度与TOF估计方差进行了对比分析,结果表明双指数模型更适于描述半峰宽与上升时间比值大于2.5的超声信号.     

系统级电磁脉冲模拟源辐照试验方法

对全系统进行了抗电磁脉冲分析,分别阐述了系统各耦合环节辐照试验技术和全系统考核验证试验技术。针对高空核爆产生的高空电磁脉冲对地面电子学系统产生的耦合效应情况,分析在系统内部和外部产生感应电流和感应电压的过程;在不同的屏蔽条件下,全系统不同部分将面临不同的耦合效应,采用不同的实验测试方法。重点分析了高空电磁脉冲对电子学系统的作用,在系统内部和外部产生感应电流和感应电压的过程;阐述了不同模拟试验对应的具体对象,并对不同模拟试验方法进行了介绍。     

有内置薄板腔体的HEMP屏蔽效能研究

在HEMP(高空核电磁脉冲)平面波照射下,依据传输线理论和波导理论,结合电路原理,分别建立了HEMP在金属腔内传播时的等效电路模型和信号流图,得到了腔体各部分的等效阻抗以及HEMP 在腔体内传播过程中的传输矩阵和散射矩阵。采用了传输线法(TLM)和广义Beam-Liu-Tesche(BLT)方程法两种快速算法计算有内置薄板的开孔矩形金属腔的屏蔽效能,与仿真计算进行了对比,验证了扩展算法的准确性,并分析了内置薄板的宽度和位置对腔体屏蔽效能的影响。结果表明:两种快速算法均能准确地计算腔体的屏蔽效能;内置薄板越宽,且越靠近中央位置,腔体的屏蔽效能越高,谐振频率越大。研究所得结论可以为电子设备的HEMP防护提供重要的理论依据。     

双锥笼型天线模拟早期HEMP环境（E1）

The simulation of the early-time High-altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) environment (E1) with bicone-cage antenna in free space requires utilization of the spherical wave to reproduce the boundless plane wave. The transient radiation of the antenna above the lossy ground is computed using the Fi-nite-Difference Time-Domain (FDTD) method. The determining factors of the field waveform are explored and analysed on the basis of the physical evolution process of the transient radiation. The typical waveform of the electric field and the field distribution characteristics, both of which are important for HEMP simulator design and the effect tests, are presented. The study indicates that the simulation should be analysed from the perspective of both environment building and simulator applications.     

进入人防工程的架空线缆对HEMP耦合特性研究

高空核电磁脉冲(HEMP)能量可经长导体(如架空电力线、架空通信线等)耦合进入人防工程,而与这些长导体相连的电力、电子设备有可能遭受损坏。文中采用有损耗地面上传输线模型,通过数值仿真,研究架空线的长度、高度、负载阻抗、地面土壤电导率等参数与HEMP耦合特性的关系,为人防工程电磁脉冲防护提供依据。计算结果表明,在HEMP照射作用下,在50 m~1 km长的架空线的负载上能产生的感应电压幅度达几十千伏到上百千伏,感应电压的上升时间约在20 ns。     

斜入射HEMP近地面电磁环境特性研究

高空核爆电磁脉冲(HEMP)具有覆盖范围广、峰值场强高等特点,对电子设备构成严重的威胁。针对有关HEMP标准中主要涉及自由空间HEMP波形描述的情况,使用时域有限差分法研究了HEMP平面波斜入射地面时近地面的电磁脉冲环境特性,计算了HEMP在地面附近的电磁环境参数。结果表明,垂直极化的HEMP平面波,随着入射角的增大,地面附近的水平场幅值变小、脉冲宽度变窄,垂直场则相反;水平极化的HEMP平面波,随着入射角的改变,较低位置处比较高位置处的总场变化更为明显。     

定向辐射式核电磁脉冲场模拟器的研制

针对大型受试设备核电磁脉冲抗扰度试验评估要求，研制了基于Marx发生器脉冲源和横电磁波（Transverse Electro Magnetic，TEM）喇叭天线的可移动、极化方向可调的定向辐射式核电磁脉冲模拟器.实验分析了不同极化方向和终端负载对脉冲波形的影响，确定了定向辐射式核电磁脉冲模拟器的均匀区域.结果表明:辐射电磁脉冲场可用区域为近场区域，随着与口径面距离的增大，峰值场强近似按1/d2衰减，脉冲宽度显著减小；与传输式模拟器相比，辐射式核电磁脉冲模拟器具有更大的均匀区域，更适合大型设备电磁脉冲抗扰度试验.