[發明專利]垂直極化EMP輻射波模擬器輻射場的計算模型及其構建方法

有效

• 申請號: 202110325711.6
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113075478B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 陳偉;朱湘琴;吳偉;陳志強;王海洋
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本發明涉及一種垂直極化EMP輻射波模擬器輻射場的計算模型及其構建方法，解決通過初步計算模型計算得到模擬器輻射場的半高寬及上升沿均不滿足IEC?61000?4?25標準所提出的技術指標問題，同時解決通過初步計算模型計算得到模擬器輻射場的時域波形出現明顯振蕩疊加現象及可能出現明顯雙峰現象的問題。本發明主要對計算模型中導通柱參數進行設計，采用合適的導通柱導通延遲時間及合適的導通柱電導率變化表達式，使得當采用本發明計算模型計算時，計算得到的模擬器輻射場的半高寬和上升沿同時分別滿足IEC?61000?4?25標準所提出的技術指標要求，且計算得到的模擬器輻射場的時域波形在峰值之后不出現振蕩疊加現象、輻射場的時域波形也不出現雙峰現象。

技術領域

本發明涉及一種垂直極化EMP輻射波模擬器輻射場的計算模型，具體為“輻射場滿足IEC-61000-4-25標準”的一種“與峰化電容器一體化”的垂直極化電磁脈輻射波沖模擬器輻射場計算模型及其構建方法。

背景技術

垂直極化電磁脈沖(electromagnetics?pulse,EMP)輻射波模擬器(朱湘琴等人發表在《計算物理》期刊2019年第36卷第349-356頁，“離散電阻加載的大型垂直極化EMP輻射波模擬器的并行FDTD模擬”；Blackburn?R?F等人發表在“IEEE?Tran.on?ElectromagneticCompatibility”期刊1978年第EMC-20卷第240-247頁“On?the?Electromagnetic?Fieldsfrom?a?Hybrid?Type?of?EMP?Simulator”)由于能為EMP效應及加固措施提供垂直極化的電磁脈沖環境而得到廣泛的研究。在垂直極化EMP輻射波模擬器的工程實施中，模擬器的饋電部分通常采用一級或二級脈沖壓縮技術方案，峰化電容器是脈沖壓縮的關鍵器件之一。考慮到峰化電容器的耐壓需求，及為減小放電過程中的放電回路的電感，同時減少單錐天線的不連續段，通常將含有多層薄膜結構的同軸型峰化電容器與單錐天線進行一體化設計(BAILEY?V等人發表在“IEEE?Trans.Plasma?Science”期刊2010年第38卷第2555-2556頁，“A?6-MV?pulser?to?drive?horizontally?polarized?EMP?simulators”)。目前，針對這種“與峰化電容器一體化”的垂直極化EMP輻射波模擬器輻射場的理論模擬研究中，主要采用“理想導通柱”代替“輸出開關”的計算模型(朱湘琴等人發表在《現代應用物理》期刊2020年第11卷第030501-8頁，“含有峰化電容器的垂直極化EMP輻射波模擬器輻射場的初步模擬研究”；CHEN?Z?Q等人發表在2019IEEE?2nd?International?Conference?on?ElectronicInformation?and?Communication?Technology(ICEICT?2019)會議上的論文“Influenceof?the?peaking?capacitor?with?different?inner?core?on?the?radiating-field?ofa?biconical?antenna”)。但根據朱湘琴等人及CHEN?Z?Q等人給出的初步計算模型，即令導通柱的導通延遲時間與激勵源達到峰值的時間一致、并令導通柱的電導率在1ns之內線性增長到理想金屬導體的電導率(約3.7×10¹⁰S/m)，則計算得到的模擬器輻射場的半高寬及上升沿均不滿足IEC-61000-4-25標準(Electromagnetic?Compatibility(EMC)-Part?4-23:Testing?and?measurement?techniques-Test?methods?for?protective?devices?forHEMP?and?other?radiated?disturbances,IEC61000-4-25:31,2001)所提出半高寬“(23±5)ns”、上升沿“(2.5±0.5)ns”的技術指標要求，且計算得到的輻射場的時域波形峰值之后會出現明顯的振蕩疊加現象(朱湘琴等人發表在《現代應用物理》期刊2020年第11卷第030501-8頁，“含有峰化電容器的垂直極化EMPEMP輻射波模擬器輻射場的初步模擬研究”的圖5；CHEN?Z?Q等人發表在2019IEEE?2nd?International?Conference?on?ElectronicInformation?and?Communication?Technology(ICEICT?2019)會議上的論文“Influenceof?the?peaking?capacitor?with?different?inner?core?on?the?radiating-field?ofa?biconical?antenna”的圖6)。此外，輻射場的時域波形還可能會出現明顯的“雙峰”現象(CHEN?Z?Q等人發表在2019IEEE?2nd?International?Conference?on?ElectronicInformation?and?Communication?Technology(ICEICT?2019)會議上的論文“Influenceof?the?peaking?capacitor?with?different?inner?core?on?the?radiating-field?ofa?biconical?antenna”的圖6)。因此，有必要對朱湘琴等人及CHEN?Z?Q等人提出的初步計算模型進行改進。但目前為止，國內外也沒有相關的報道。