高空核电磁脉冲对地面线缆的影响

高空核爆可以产生核电磁脉冲(HEMP)并通过与线缆的耦合产生高强度的耦合电流对电子设备产生不同程度的损坏.本文对核电磁脉冲与线缆的耦合做了部分研究.通过仿真软件CST构造模型,进行仿真,获得耦合电流与电压,通过对电压电流的研究分析核电磁脉冲是如何对电子设备产生影响的.     

线缆网络中的电磁脉冲传输

电磁拓扑理论在分析电磁干扰(EMI)问题中具有重要的应用价值。本文利用电磁拓扑理论研究了线缆网络的电磁脉冲瞬态响应求解方法,并进行了实验验证。实验利用同轴线建立简单线缆网络,选用方波脉冲作为激励源,先由Fourier变换求得方波脉冲的频谱,根据频域上的BLT超矩阵方程求出线缆网络在方波脉冲作用下各节点的电压,然后再由Fourier逆变换就可求出各节点电压的瞬态响应。通过实验对比说明了此方法的有效性,为进一步研究电磁脉冲在复杂线缆网络中的传输规律打下基础。     

线缆系统电磁脉冲实验中的抗干扰设计

为建立线缆系统电磁脉冲只有X射线的理想实验辐照环境,提出了一种针对同轴线缆的线缆系统电磁脉冲实验中的抗干扰设计。通过在实验同轴线缆外部套一层管状金属屏蔽,有效降低外界电磁辐射干扰,同时降低屏蔽本身发射电子对实验线缆产生的耦合,最终根据测到的信号反推出真实的系统电磁脉冲(SGEMP)响应。仿真计算与辐照实验验证了抗干扰设计的可行性。对实验线缆的仿真所得电压时域波形与实验结果基本一致,在误差范围内,可以认为仿真结果与实验结果基本吻合。     

高功率激光装置同轴线缆电磁脉冲耦合仿真

高功率激光装置开展实验会产生强烈的电磁脉冲辐射。电缆端口是电磁干扰耦合的重要途径。针对高功率激光装置上广泛使用的同轴线缆开展电磁脉冲耦合问题仿真研究,建立同轴线缆的电磁脉冲耦合仿真模型,研究不同入射方向、不同长度同轴线缆电磁脉冲耦合的感应电压。仿真结果显示,同轴线缆部署方向以及长度对电磁脉冲耦合具有显著的影响。本文对装置靶场线缆选型、线缆铺设以及诊断仪器电磁屏蔽设计有着参考价值。     

新能源充电线缆的高空核电磁脉冲响应

随着新能源技术的不断发展,多频器件和高压线束的大量应用使新能源车辆电磁兼容问题日趋复杂,研究特种车辆新能源充电线缆的复杂电磁环境效应与防护问题具有重要工程价值。文中选择一种新能源充电线缆,利用三维电磁场仿真软件(CST)建立电磁干扰源和充电线缆模型。基于场线耦合原理,仿真分析高空核电磁脉冲照射下的混合动力装甲车内部新能源充电线缆电磁响应。仿真结果表明,同一线束同种线缆横截面积越大,线缆端口耦合电流越大;在同一干扰脉冲照射下,不同线缆端口耦合电流达到峰值的时间以及开始衰减的时间不同;以及线缆布局影响线缆端口耦合电流的大小;线缆阻抗匹配时的耦合电流远远大于阻抗失配时的耦合电流;新能源充电线缆与传统车载SYV-50-3同轴线缆的高空核电磁脉冲响应变化规律吻合良好。     

复杂电子系统强电磁脉冲效应研究

随着大规模集成电路的发展,电子设备的结构越来越微型化、复杂化,复杂电子系统抗电磁脉冲容限不断降低,在强电磁脉冲的干扰下极易造成系统的性能降级、损伤甚至爆炸。针对强电磁脉冲的破坏作用,以高空核爆电磁脉冲(HEMP)为例,分析强电磁脉冲的特性和研究强电磁脉冲效应的数值计算方法,并基于时域有限差分法(FDTD)仿真分析了双层金属腔体在HEMP平面波作用下的孔缝耦合过程,得到了有利于指导腔体电磁防护设计的结论。     

车内线缆的高空核电磁脉冲响应分析

复杂电磁环境中的车载电子设备受制于高空核电磁脉冲的威胁,其内置线缆的电磁效应与防护决定了特种车辆的生存能力及性能发挥。文中采用基于FTDT算法的电磁仿真软件CST,建立了车辆壳体的电磁模型以及车辆内置线缆布局模型,并仿真分析了车内线缆的高空核电磁脉冲电流电压响应。仿真结果表明,双绞线上响应电压较大而响应电流较小;同轴线的响应电压较小响应电流较大。有屏蔽体的线缆在HEMP照射时的响应电压电流和无屏蔽体时相比显著减小。但是,实际车辆壳体存在孔缝,响应电压电流的在部分频点产生谐振,导致电压电流出现较大值。文中的仿真分析结果对车载电子设备的电磁脉冲防护具有一定的实际工程意义。     

电磁脉冲对太阳电池的损伤效应研究

针对电磁脉冲对太阳电池造成的损伤效应,通过器件-电路联合仿真的方法,在建立硅太阳电池单元器件模型的基础上,分析研究了在阶跃脉冲电压的注入下,太阳电池性能的退化情况.结果表明:在电压幅值一定时,上升时间存在一临界值,当上升时间大于这一临界值时,太阳电池的性能退化是可恢复的,小于这一临界值时,太阳电池短路电流和开路电压将迅速衰减,填充因子也随之减小,电池部分失效甚至全部毁坏.在上升时间一定时,不同幅值的电压都会使得电池的短路电流和开路电压下降,但相对于开路电压,短路电流的下降并不显著,当电压幅值大于某一值时,开路电压下降趋于加快,随着电压幅值的不断增加,太阳电池将被击穿,从而完全失效.     

地面对电磁脉冲的反射分析

通过对水平极化电磁波在地面的反射讨论，给出了高空电磁脉冲频谱分析及其入射到土壤表面时在地面上方形成的电场。不仅从理论上获得了有关的计算公式，而且用Matlab软件画出了详实的图表。     

电磁脉冲对埋地电缆耦合的FDTD仿真分析

以有限埋地电缆为研究对象,依据电磁场理论和时域有限差分法建立了物理分析模型.采用多区域FDTD方法对埋地电缆进行分析,通过编程计算出仿真结果,该结果与实测数据比较一致,验证了该方法的正确性.     

平行金属线阵列地面附近的早期HEMP环境

铺设金属网的地面作为一种复杂的地表,区别于均匀半空间均匀地面,金属网必然会影响地表附近上方的电磁环境,因此,对其电磁环境的准确描述和分析十分必要。为此,以地面铺设平行金属阵列为典型情形,提出了一种计算平行金属阵列地面附近上方高空核爆电磁脉冲环境的解析方案,并且分析了地面铺设平行金属阵列结构之后对早期高空核爆电磁脉冲环境的影响。结果表明：当地面铺设平行金属线阵列后,相比于均匀半空间地面而言,不同高度下的水平极化场,反射场与入射场相互抵消的现象更加明显,使得总水平极化场衰减更为严重;而对于不同高度下的垂直极化场,其反射场和入射场的叠加现象也更加明显,使得地面附近上方的垂直场强幅值大于入射波场强幅值的效应加强。     

地面雷达系统强电磁脉冲防护分析

在简要介绍非核强电磁脉冲定向能武器发展情况的基础上,分析了空基非核强电磁脉冲源辐射功率随距离的变化情况,相应的辐射强度可能对雷达系统的敏感部分造成干扰、降级、损伤甚至损毁等不同结果。分析计算不同强度空间辐射场耦合进入雷达天线系统的功率水平,对比分析美军标提供的强电磁环境考核数据,提出防护量级水平。在此基础上,分析强电磁脉冲进入地面雷达系统的前后门耦合途径及可能的毁伤效应。针对不同的耦合路径,有针对性地分析了相应的防护措施,为信息化装备的强电磁脉冲防护加固和战技术应用提供借鉴。     

近地电缆屏蔽层对高空核电磁脉冲响应的研究

为了研究近地面电缆屏蔽层对高空电磁脉冲的耦合规律,依据传输线理论,计算了在高空核电磁脉冲作用下损耗大地上电缆屏蔽层上的感应电流。利用快速傅立叶变换技术,首先得到近地面电缆屏蔽层感应电流的频域解,然后采用快速傅立叶逆变换技术得到时域解。得到了感应电流随电缆长度、电缆架设高度、电磁脉冲极化角、方位角、俯仰角、端接阻抗和大地电导率等的变化规律。     

基于时域有限差分法的电缆系统电磁瞬态分析

深入研究电缆系统的电磁瞬态过程对于合理解决高压电缆系统的过电压防护、绝缘配合和电磁干扰等工程问题具有极为重要的实际意义.传统的计算方法如电力系统电磁瞬态计算程序EMTP软件需同时考虑电缆分布参数和相模变换矩阵的频变特性,过程较为繁琐.基于时域有限差分算法,提出了一种新的电力电缆电磁瞬态分析的计算模型.该模型仅需在相域考虑电缆阻抗参数的频变特性,既保证了计算精度,又简化了计算过程.通过与其它电缆计算模型相比较,验证了算法的正确性.最后,将所提算法扩展应用于同轴电缆系统的瞬态分析,计算结果与实验结果相当吻合.     

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...     

电磁脉冲与微带线耦合效应的数值模拟

为了提高电子系统抗强电磁脉冲毁伤能力,采用时域有限差分法与SPICE相结合的混合场路方法,研究了电磁脉冲和微带线的耦合机理.研究表明:由于场结构的复杂性,微带线与电磁脉冲耦合随频率不同表现出不同的耦合方式,一是微带线导体带表面波耦合,极化方向为导体带长边方向;二是微带线导体带与接地板间所形成的缝隙耦合,极化方向为垂直微带线的长边方向.两种耦合方式下传递函数的影响因素截然不同.所得结论对提高电子系统抗强电磁脉冲打击能力具有重要意义.     

通信电台电磁脉冲阻塞效应规律与作用机理

为揭示通信电台电磁脉冲阻塞效应机理,在受试电台正常工作状态下,借助注入耦合模块实验研究了阶跃脉冲串和双指数脉冲串对数字通信电台误码率的影响规律。引入电磁脉冲对受试设备影响时间的概念,建立了与连续波阻塞效应等价的电磁脉冲阻塞敏感判据。实验结果表明:电磁脉冲对受试设备的影响时间取决于脉冲波形,可通过效应试验测试确定。在电磁脉冲重复率较低时,受试电台的临界干扰电平与脉冲重复率无关,属于单脉冲效应;当脉冲重复率大于电磁脉冲影响时间的倒数时,受试电台的临界干扰电平随脉冲重复率增加而降低,属于多脉冲累加效应。将电磁脉冲在影响时间窗口内进行频谱分析,采用连续波带内多频阻塞效应模型进行验证,误差在2dB以内。