電磁脈沖模擬器及其應用研究.pdf

1、電磁脈沖具有陡峭的前沿及較窄的寬度，覆蓋了較寬的頻帶，能通過各種耦合途徑使電子元器件、線路和設(shè)備受到嚴重的干擾和破壞，因而，電磁脈沖及其工程防護的理論和技術(shù)仍然是當今世界各大國研究的熱點之一。論文在綜述電磁脈沖模擬相關(guān)技術(shù)及國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，就電磁脈沖模擬的基本理論、電磁脈沖模擬器的具體設(shè)計、基于電阻分壓器的高壓陡脈沖的測量、電磁脈沖作用下的電纜耦合等方面的理論和技術(shù)展開了較深入的研究與相關(guān)實驗驗證。主要內(nèi)容與結(jié)論如下：

2、 1．論述了形成雙指數(shù)脈沖的基本原理，分析了固有電阻、分布電感及對地分布電容等回路分布參數(shù)對脈沖波形的影響，回路電感是影響脈沖波形上升時間的關(guān)鍵因素，對地分布電容不僅會影響波形參數(shù)，而且過大會引起波形振蕩。 2．討論了實驗用電磁脈沖模擬器的具體設(shè)計，包括電壓可調(diào)直流高壓發(fā)生器、三電極氣體火花開關(guān)及其觸發(fā)控制電路、吉赫橫電磁波室等部分。直流高壓電源由自耦調(diào)壓器、升壓變壓器、限流保護電阻、4倍壓整流電路及直流電壓指示等組成，最高

3、可產(chǎn)生30kV的直流高壓。設(shè)計的同軸一體式開關(guān)既具有良好屏蔽效果又有助于減小脈沖上升時間。 3．理論和仿真分析了多種因素對模擬器性能的影響，并進行了試驗驗證。傳輸線(含小室)阻抗突變將使脈沖波形疊加反射振蕩，電阻分壓器接入端阻抗失配會引起脈沖波形振蕩及上升時間加長，采用端接阻尼電阻、縮短連接線的長度或阻抗?jié)u變的連接結(jié)構(gòu)等措施可以減小其影響。模擬器脈沖源的輸出峰值電壓達24kV，上升時間為3ns左右。 4．分析了改善電阻分

4、壓器性能的方法與途徑，提出了收集式分布電容補償方法，論述了其補償原理及補償效果，具體設(shè)計了基于該補償方法的小型電阻脈沖分壓器，試驗證明該方法有效。討論了電阻分壓器脈沖測量系統(tǒng)的阻抗匹配問題，仿真及實驗分析了阻抗失配及測量電纜對測量結(jié)果的影響。測量系統(tǒng)的阻抗失配會引起反射、振蕩及初始分壓比與穩(wěn)態(tài)分壓比不同。 5．仿真分析了電阻分壓器的階躍響應性能與雙指數(shù)脈沖測量結(jié)果間的關(guān)系，并進行了試驗驗證。結(jié)果表明，分壓器準確測量雙指數(shù)脈沖的前

5、提是：分壓器階躍響應的上升時間小于被測脈沖的上升時間，且沒有過沖。 6．開展了電磁脈沖作用下的電纜耦合試驗，探討了下同軸電纜屏蔽效能的測試方法。線纜耦合輸出為衰減振蕩波，振蕩周期與電纜的電長度成正比；在文中的試驗條件下，低頻分量耦合較少，高頻分量耦合較多；在相當?shù)念l率范圍內(nèi)，同軸電纜對電磁脈沖的電場的屏蔽效能比對連續(xù)電場的低。按耦合輸出的峰值電場強度計算電磁脈沖作用下的電纜屏蔽效能是可行的。 文中理論、數(shù)值計算結(jié)果與實驗