采用同轴锐化技术的快沿脉冲模拟系统研制与测试.pdf

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1、高电压技术第３６卷第１２期２０１０年１２月３１日２９６６ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．１２，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ３１，２０１０采用同轴锐化技术的快沿脉冲模拟系统研制与测试范丽思，魏光辉，崔耀中（军械工程学院静电与电磁防护研究所，石家庄０５０００３）摘要：为了模拟满足ＭＩＬ－ＳＴＤ－４６４Ａ规定的高空核电磁脉冲，利用Ｍａｒｘ发生器作为核电磁脉冲源，使用有界波传输线作为场形成装置，成功地研制了核电磁脉冲（ＨＥＭＰ）模拟系统。该系统采用同轴线分布电容作为锐化电容，具有电感小，阻抗匹配的特点，测量结果表明：合理选

2、择参数可以在有界波传输线内产生上升时间＜２ｎｓ、半波宽度约２３ｎｓ，幅度范围３５～１０５ｋＶ／ｍ连续可调的电磁脉冲场，能够满足ＭＩＬ－ＳＴＤ－４６４Ａ中ＲＳ１０５规定的ＨＥＭＰ电磁脉冲场的要求；输出波形的峰值场强、波前时间和半波宽度的变异系数表明该模拟器具有良好的重复性；并且传输线内的峰值场强和Ｍａｒｘ发生器的充电电压有较好的线性关系。关键词：核电磁脉冲（ＨＥＭＰ）；Ｍａｒｘ发生器；分布电容；有界波模拟器；上升时间；半波宽度中图分类号：ＴＭ８３６文献标志码：Ａ文章编号：１００３－６５２０（２０１０）１２－２９６６－０４Ｄｅｓｉｇｎａｎｄ

3、ＴｅｓｔｏｆＨＥＭＰＳｉｍｕｌａｔｏｒｗｉｔｈＦａｓｔＲｉｓｅＴｉｍｅＵｓｉｎｇＣｏａｘｉａｌＴｅｃｈｎｉｑｕｅＦＡＮＬｉ－ｓｉ，ＷＥＩＧｕａｎｇ－ｈｕｉ，ＣＵＩＹａｏ－ｚｈｏｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＯｒｄｎａｎｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５０００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｐｕｌｓｅ（ＨＥＭＰ）ｓｉｍｕｌａｔｏｒｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅＭａｒｘｇｅ

4、ｎｅｒａｔｏｒａｓｆａｓｔｒｉｓｅｓｏｕｒｃｅａｎｄｔａｋｉｎｇｗａｖｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅａｓｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｄｅｖｉｃｅ．ＴｈｅｃｏａｘｉａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｗａｓｕｓｅｄａｓｐｅａｋｉｎｇｃａｐａｃｉｔｏｒｉｎｔｈｅＨＥＭＰｓｉｍｕｌａｔｏｒｗｉｔｈｓｍａｌｌｅｒｉｎｄｕｃｔａｎｃｅａｎｄｉｍｐｅｄａｎｃｅｍａｔｃｈｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｔｈｅｒｉｓｅ－ｔｉｍｅｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ２ｎｓ，ａｎ

5、ｄｔｈｅｈａｌｆ－ｗａｖｅｔｉｍｅｉｓａｂｏｕｔ２３ｎｓ；ＨＥＭＰｆｉｅｌｄｃｏｎｆｏｒｍｅｄｔｏｔｈｅＭＩＬ－ＳＴＤ－４６４Ａｓｔａｎｄａｒｄｉｓｆｏｒｍｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｂｏｕｎｄｅｄｗａｖｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｗｈｅｎｔｈｅｐａ－ｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｒｅａｓｏｎａｂｌｙ；ｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｏｕｔｐｕｔｗａｖｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｕｃｈａｓｐｅａｋｉｎｇｆｉｌｅｄｓｔｒｅｎｇｔｈ、ｒｉｓｅ－ｔｉｍｅａｎｄｈａｌｆｔｉｍｅｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｈｉｇｈｒｅｐｅａｔａ

6、ｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅＨＥＭＰｓｉｍｕｌａｔｏｒ；ｔｈｅｒｅｉｓｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅ－ｔｗｅｅｎｔｈｅｐｅａｋｉｎｇｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｈｅｃｈａｒｇｉｎｇｖｏｌｔａｇｅｏｆｔｈｅＭａｒｘｇｅｎｅｒａｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｐｕｌｓｅ（ＨＥＭＰ）；Ｍａｒｘｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ；ｂｏｕｎｄｅｄ－ｗａｖｅｓｉｍｕｌａｔｏｒ；ｒｉｓｅｔｉｍｅ；ｈａｌｆ－ｗａｖｅｔｉｍｅ能在有界波模拟器工作空间产生前沿约１０ｎｓ、半波０引言［６］宽度约３００ｎ

7、ｓ、场强＞０．１ＭＶ／ｍ的双指数波；西ＩＥＣ颁布了ＨＥＭＰ波形的最新标准，即前沿为北核技术研究所陈维青等研制了前沿＜１．６ｎｓ，正１．８～２．８ｎｓ，半波宽度为１８～２８ｎｓ的双指数波常工作电压可达２～２．５ＭＶ、可用于驱动笼型天线形［１－２］。２００２年颁布的美国军标ＭＩＬ－ＳＴＤ－４６４Ａ也［７］或椭圆天线；中国工程物理研究院电子工程研究［３］采用了这一标准。这个标准的最大特点是脉冲前所研制了基于ＧＴＥＭ室的１００ｋＶ高压ｎｓ级陡脉沿变快、半波宽度变窄，这对电磁脉冲模拟器提出了［８］冲源，最佳上升时间３ｎｓ；解放军理工大学研制的更高

8、的要求。国外对电磁脉冲模拟器的研究较早，快沿脉冲源，可输出上升沿时间＜２ｎｓ、半波宽度５８处于领先水平。德国陆军防护研究中心研制了传输ｎｓ、幅度为４ｋＶ的方波脉冲［９］；西北核技术研究所［４］式１．２ＭＶ模