通信天線對雷電電磁脈沖的響應特征與防護研究.pdf

1、雷電電磁脈沖（lightning electromagnetic pulse，LEMP）幅值高、影響面積廣，是一種具有較高危害的電磁干擾。通信天線作為電磁信號接收裝置是前門耦合的重要途徑，常因引入LEMP造成電子設備損壞、信息傳播中斷等現(xiàn)象。研究通信天線的LEMP響應對指導天線設計具有重要價值。目前，針對天線的電磁脈沖響應研究集中于核電磁脈沖(NEMP)且研究方法主要集中于數(shù)值計算。為此，本文通過搭建實驗模型對通信天線的LEMP電磁響應

2、開展實驗研究。
　　首先介紹了雷電的產(chǎn)生機理并通過建立雷電回擊通道模型求解了回擊通道周圍的輻射電磁場以此說明了LEMP的由來并且介紹了雷擊水平與彎曲導線時的輻射電磁場。
　　其次，基于天線輻射基本理論，搭建了實驗室模擬LEMP輻射試驗裝置，分別從時域、頻域以及時頻聯(lián)合角度分別對線天線（天線1、2）與寬帶天線（天線3）的LEMP的響應進行研究。通過研究雷電流幅值與天線耦合信號的關(guān)系，剔除了實驗異常數(shù)值。然后通過自然延拓、集總經(jīng)

3、驗模態(tài)分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition，EEMD)以及相關(guān)系數(shù)法相結(jié)合的方法改進了HHT(Hilbert Huang Transform)，抑制了端點效應與模態(tài)混疊的同時提純了各固有模態(tài)分量(Intrinsic Mode Component，IMF)，增強了HHT時頻譜及邊際譜的可信性。結(jié)果表明:模擬LEMP照射下，所研究天線的響應波形具有阻尼振蕩特征且信號幅值、能量與模擬雷電流幅值之間是

4、線性正相關(guān)的。在時域，天線1、2的響應信號的主要能量分別集中于2μs與2.41μs，天線3則集中于1.2μs內(nèi)。由HHT譜，天線1與天線2的低頻(小于2MHz)信號具備全域性，其高頻信號（大于2MHz）能量在0.5～1μs最強，這與天線3相似，但天線3無明顯的低頻分布。由邊際譜，天線1～3的典型特征頻率分別為:0.35MHz、0.25MHz和7.26MHz。
　　最后，以線天線為例，提出使用暫態(tài)抑制二極管(Transient Vo