电磁脉冲模拟器及其应用研究

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1、电磁脉冲模拟器及其应用研究陈炜峰指导教师：蒋全兴东南大学电磁兼容研究室摘要电磁脉冲具有陡峭的前沿及较窄的宽度。覆盖了较宽的频带，能通过各种耦合途径使电子元器件、线路和设备受到严重的干扰和破坏，因而，电磁脉冲及其工程防护的理论和技术仍然是当今世界各大国研究的热点之一。论文在综述电磁脉冲模拟相关技术及国内外研究历史与现状的基础上，就电磁脉冲模拟的基本理论、电磁脉冲模拟器的具体设计、基于电阻分压器的高压陡脉冲的测量、电磁脉冲作用下的电缆耦合等方面的理论和技术展开了较深入的研究与相关实验验证。主要内容与结论如下：1．论述了形成

2、双指数脉冲的基本原理，分析了固有电阻、分布电感及对地分布电容等回路分布参数对脉冲波形的影响．回路电感是影响脉冲波形上升时间的关键因素。对地分布电容不仅会影响波形参数，而且过大会引起波形振荡。2．讨论了实验用电磁脉冲模拟器的具体设计，包括电压可调直流高压发生器、三电极气体火花开关及其触发控制电路、吉赫横电磁波室等部分。直流高压电源由自耦调压器、升压变压器、限流保护电阻、4倍压整流电路及直流电压指示等组成，最高可产生30kv的直流高压。设计的同轴一体式开关既具有良好屏蔽效果又有助于减小脉冲上升时问。3．理论和仿真分析了多种

3、因素对模拟器性能的影响，并进行了试验验证。传输线(含小室)阻抗突变将使脉冲波形叠加反射振荡，电阻分压器接入端阻抗失配会引起脉冲波形振荡及上升时间加长，采用端接阻尼电阻、缩短连接线的长度或阻抗渐变的连接结构等措施可以减小其影响。模拟器脉冲源的输出峰值电压达24kV，上升时间为3ns左右。4．分析了改善电阻分压器性能的方法与途径，提出了收集式分布电容补偿方法，论述了其补偿原理及补偿效果，具体设计了基于该补偿方法的小型电阻脉冲分压器，试验证明该方法有效。讨论了电阻分压器脉冲测量系统的阻抗匹配问题，仿真及实验分析了阻抗失配及测

4、量电缆对测量结果的影响。测量系统的阻抗失配会引起反射、振荡及初始分压比与稳态分压比不同．5．仿真分析了电阻分压器的阶跃响应性能与双指数脉冲测量结果问的关系，并进行了试验验证。结果表明，分压器准确测量_)叹指数脉冲的前提是：分压器阶跃响应的上升时间小于被测脉冲的上升时间，且没有过冲．6．开展了电磁脉冲作用下的电缆耦合试验，探讨了下同轴电缆屏蔽效能的测试方法。线缆耦合输出为衰减振荡波，振荡周期与电缆的电长度成正比；在文中的试验条件下，低频分量耦合较少，高频分量耦合较多；在相当的频率范围内，同轴电缆对电磁脉冲的电场的屏蔽效能

5、比对连续电场的低。按耦合输出的峰值电场强度计算电磁脉冲作用下的电缆屏蔽效能是可行的。文中理论、数值计算结果与实验结果基本吻合。本文的工作有助于电磁脉冲模拟器和高压纳秒脉冲测量系统的设计，对EMP作用下的屏蔽效能测试也有一定的借鉴作用．关键词：电磁脉冲模拟器；气体火花开关；GTEM小室；分压器：纳秒级高压脉冲测量：电缆屏蔽效能TheResearchofElectromagneticPulseSimulatorandItsApplicationChertWeifengSupervisor：JiangQuanxingEMCI

6、sb,CollegeofMechanicalEngineering．SoutheastUniversity．NanjingChinaAbstractElactromagneticpulse饵MP)hasmanycharacterssuch船steepriseedge，nalTowwidth,蛳d岍defrequencybend，eto．Itcaninfluenceordestroyelectroniccomponents，circuitsandequipmentsthroughvariouscouplingpaths．

7、ThustheEM咿theoryandtechniquewithitsengineeringprotectionareattractingmoreendmoreattentionsintheworld．Sometheoriesandtechniquesresearcheddeeplyendthenverifiedbyexperiments．such∞basictheoriesofEⅧsimulation,designofE御simulator,measurementofhigll-voltageendfast-rise

8、pulsebasedollresistancedivider,andEMPcouplingtocable,arepresesentedinthispaper．ThemainresuItsobtainedfromthoseresearchesarclistedasfollowing：1．Thebasictheoryofthedoub