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。     

近地面线缆电磁脉冲效应分析

分析线缆的电磁脉冲效应机理是采取措施、加强线缆电磁防护的必要步骤。以高空核爆电磁脉冲（ HEMP ）作为入射源,基于时域有限差分（ FDTD）方法和Noda细线模型,分析计算了不同状态下近地面线缆的电磁脉冲效应。结果表明,由于受到地面环境场的影响,地面附近开路线缆的响应电流其幅值比在自由空间中的小,振荡频率亦在逐渐降低;带负载线缆在电磁脉冲的作用下,负载的响应电流随阻抗的不同亦呈现出明显不同的特征。所得结论有利于指导线缆的电磁防护。     

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.     

通风直管道HEMP耦合响应研究

在高空核爆电磁脉冲(HEMP)条件下,通过对通风直管道半径、长度、管道端口开闭及端口增加金属网,以及是否存在排气扇、排气扇个数及是否存在裂缝,包括不同长度、宽度的裂缝等多种工况进行仿真计算分析,得到管道内部不同工况下的电磁环境,分析得出影响直管道电磁环境的主要因素。随着管道长度增加,电磁环境强度降低;管道半径增加,电磁环境强度增加;端口封闭或存在金属网条会对电磁环境强度起到削弱作用;排气扇个数增加,电磁环境强度降低;裂缝存在与否,裂缝长度、宽度不同的工况对电磁环境强弱基本无影响。研究结论可为通风管道设计及现存管道抗核爆电磁脉冲加固提供参考。     

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。     

HEMP对有限长电缆的危害及其防护

在电磁脉冲环境下，与电子设备相连的电缆会产生感应电流，对电子系统构成了严重的威胁。本文利用时域有限差分法仿真并分析了高空核爆炸产生的电磁脉冲（HEMP）环境下，地面有限长电缆所耦合的感应电流，并针对电缆上产生的过电流提出有限长电缆的电磁防护措施。     

强电磁脉冲环境下屏蔽接地方法研究

针对复杂电磁环境下强电磁脉冲的毁伤效应,以高空核电磁脉冲（HEMP）为例,通过对电磁辐射屏蔽理论的介绍,分析HEMP的波形特征和频谱特性,研究HEMP效应下的屏蔽接地特性,得到了HEMP辐射环境下的屏蔽接地设计原则与方法。给出典型电磁屏蔽结构下的接地导体类型,分析传统搭接与接地方案在HEMP作用中的效应,提出能有效增加屏蔽效能和降低电磁损伤的搭接、接地改进方法,为电子电气设备抗强电磁脉冲防护加固提供了有效支撑。     

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...     

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。     

高空核电磁脉冲照射下车辆表面感应电流研究

高空核电磁脉冲(HEMP)照射下车辆表面感应电流的研究是装甲车辆电磁防护工作的组成部分。根据IEC6100发布的高空核电磁脉冲波形标准,文中建立了高空核电磁脉冲照射下车辆表面感应电流仿真电磁模型,并使用基于FDTD算法的CST软件进行仿真。通过改变HEMP照射方向和去除炮管部位,对比研究不同频点的车辆表面感应电流最大值和峰值区域的变化情况。实验结果表明,不同角度的车辆表面感应电流最大值与照射方向车辆表面结构的复杂度呈正相关变化,在炮管部位有远高于其它部位的感应电流。文中车辆最大感应电流参考值为1.82×103 A/m,重点防护频段为0~40 MHz。     

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。     

近地面1553B通信系统HEMP效应试验

为了考察地面设备抗高空电磁脉冲（HEMP）性能,确定关键耦合节点,寻求有效的加固方法,进行了带1553B通信电缆的某地面监控系统的功能演示设备HEMP效应试验。通过分析电磁脉冲主要耦合通道,针对耦合通道设计实验方案,测试了1553B通信线缆及变压耦合器端口的HEMP耦合信号,分析了系统中变压耦合器及隔离变压器对耦合干扰信号的影响,同时对低通滤波器降低HEMP耦合的加固方法进行了验证。实验结果显示1553B通信系统具有较好的抗HEMP性能,变压耦合器对端口耦合信号有较大影响,采用低通滤波器可以简单有效地降低HEMP耦合强度。     

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。     

非均匀微带线电磁脉冲耦合特性分析

针对电磁脉冲与非均匀微带线的耦合问题,基于时域有限差分法和卷积完全匹配层,研究了不同弯曲和不同斜切角非均匀微带线的电磁脉冲耦合特性,并对耦合机理进行了讨论.仿真结果表明:由于结构的非均匀性,微带线不同端口的耦合系数相差较大;电磁脉冲入射方向对耦合系数具有重要影响,不同方向耦合系数相差约60 dB;微带线拐角斜切对降低电磁耦合效果不明显.所得结论对提高微带电路和电子系统抗强电磁脉冲打击能力具有重要意义     

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.     

介质色散特性的ⅡR数字滤波器模拟及其在FDTD上的应用

在用时域有限差分法（FDTD）分析色散媒质电磁问题过程中,采用无限冲激响应滤波器模拟媒质的色散特性,讨论了包括冲激响应不变法和双线性变换法等滤波器设计方法在这一新领域中的应用。改进的FDTD法利用成熟的数字信号处理技术分析处理了色散媒质瞬变电磁场问题,为数字信号处理技术在时域电磁场分析领域的应用提供了新的思路。为验证此方法的有效性和可靠性,分别用滤波器系统模拟了不同色散媒质。并在此基础上用FDTD对色散媒质电磁问题进行了分析计算,同时验证了结果。     

强电磁场环境中电磁防护的几点建议

信息系统设备工作在强电磁场环境中会受到很严重的损坏,对信息和通讯设备在强电磁脉冲环境中受到危害程度进行了探究。实验证明,计算机在强电脉冲环境中会受到很大的影响,计算机的功能会受到抑制。选用适当的电磁防护措施可以有效的减少强电磁场对信息通讯设备的影响。本文介绍了强电磁场环境和有这种类型环境出现的原因,列举出了强电磁场环境对计算机的危害,并且对强电磁脉冲环境下的防护措施提出了几点建议。     

电磁脉冲加热Debye媒质的快速计算

本文提出了一种计算电磁脉冲加热Debye媒质的快速算法。从麦克斯韦方程组和Debye方程出发,重新定义了Debye媒质中的瞬态耗散功率。该定义能有效避免传统定义中瞬态耗散功率为负的情况。通过时间尺度变换,把电磁场的计算和热场的计算统一到同一时间尺度下,这样就可以节省大量的计算时间。另外,研究了长时间脉冲加热的效率和均匀性。结果表明,在同样的重复频率下,脉冲加热的效率与均匀性均低于连续微波。     

电磁脉冲在地下的传播特性研究

对于电磁脉冲的传播来说,大地是一道天然的障碍,因此研究电磁脉冲在地下的传播规律,并将其用于线路和设备的抗电磁干扰,是很有意义的。本文分析了HEMP电场在地下的传播规律,并比较了HEMP和雷电磁脉冲(LEMP)、超宽带电磁脉冲(UWB EMP)在地下的传播情况,比较了HEMP在地下和地上的传播情况,结果表明:高频电磁脉冲电场在地中随深度增加而快速减小,低频电磁脉冲变化较小;高频电磁脉冲电场随大地电导率减小而增大、脉宽变宽,随大地介电常数增大而减小,随入射波极化角和方位角增大而减小,随俯仰角增大而增大。然后,根据电磁脉冲在地下的传播规律提出了电磁防护措施和建议。本文的研究有利于指导地下设备的电磁防护设计。     

某型电台的HEMP辐照效应试验及电磁损伤评估方法研究

为检验电台类装备在高空核爆电磁脉冲（high-altitude electromagnetic pulse, HEMP）环境下的生存能力,降低系统电磁脉冲易损性评估中的不确定度,设计了系统级HEMP辐照试验方案及易损性试验评估流程,建立了基于故障树模型的电台电磁损伤评估算法.以欧讯SG-7200型超短波电台的电磁易损性评估为例,应用电磁损伤评估算法开展威胁级辐照试验.试验结果表明：电台在50 kV/m的辐照试验中发生跳频现象,通信故障;在故障树模型中,根据多次试验数据得到该型电台在50 kV/m的威胁级辐照试验中系统失效概率为78.83%.