[發(fā)明專利]一種平板型有界波模擬器仿真方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111508952.0
• 申請(qǐng)日: 2021-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN114386240A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王碩;劉棟;袁巖興;劉星汛;齊萬(wàn)泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京無(wú)線電計(jì)量測(cè)試研究所
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 北京國(guó)昊天誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11315
• 代理人: 南霆

本申請(qǐng)公開了一種平板型有界波模擬方法，包括以下步驟：確定模擬器外部尺寸，在CST中利用理想導(dǎo)體材料建立結(jié)構(gòu)模型，用集總元件電阻功能設(shè)置后過(guò)渡段末端與下板間電阻，以實(shí)現(xiàn)分布式負(fù)載功能；背景材質(zhì)設(shè)定為空氣，不考慮大地介質(zhì)的影響，計(jì)算區(qū)域邊界設(shè)置為自由空間；模擬器的左端為激勵(lì)源；計(jì)算包括模擬器在內(nèi)的設(shè)定區(qū)域內(nèi)最大瞬時(shí)電場(chǎng)幅值；在水平面模擬器兩端方向，豎直面與模擬器端點(diǎn)和頂點(diǎn)相交方向上取得設(shè)定場(chǎng)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)峰值。本申請(qǐng)還提出用于實(shí)現(xiàn)所述方法的裝置。本申請(qǐng)的技術(shù)方案，解決了分布式負(fù)載結(jié)構(gòu)有界波模擬器外部空間輻射場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及電磁場(chǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種平板型有界波模擬器仿真方法。

背景技術(shù)

有界波模擬器又稱導(dǎo)波模擬器，是一種廣泛用于高空核爆電磁脈沖(HEMP)、雷電電磁脈沖等高功率電磁環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)的典型裝置。針對(duì)體型較大的目標(biāo)，開展威脅級(jí)的電磁脈沖考核往往需要大型的有界波模擬器來(lái)提供電磁脈沖場(chǎng)環(huán)境。盡管有界波模擬器內(nèi)部空間場(chǎng)分析一直都是研究熱點(diǎn)，但對(duì)于威脅級(jí)的大型有界波電磁脈沖模擬器，考慮其外部空間泄露場(chǎng)對(duì)周圍電子設(shè)備及人員在潛在危害，開展輻射泄露場(chǎng)及安全區(qū)域的研究同樣重要。

隨著武器裝備的發(fā)展要求，有界波電磁脈沖模擬器的結(jié)構(gòu)越做越大，這對(duì)于用大型有界波電磁脈沖模擬器模擬電磁脈沖提出了挑戰(zhàn)。

目前對(duì)輻射場(chǎng)人體安全裕度方面的研究，多從場(chǎng)均勻性角度考慮，以集總負(fù)載結(jié)構(gòu)建立仿真模型，而少有對(duì)分布式負(fù)載結(jié)構(gòu)有界波電磁脈沖模擬器外部輻射場(chǎng)開展研究。本方案在CST軟件中建立分布式負(fù)載結(jié)構(gòu)有界波電磁脈沖模擬器仿真模型，解決了模擬器外部輻射場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算及人體安全裕度范圍確定的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N平板型有界波模擬方法和裝置，本發(fā)明利用電磁仿真軟件CST對(duì)擬建設(shè)的大型平板型有界波電磁脈沖模擬器進(jìn)行了仿真，給出了其外部空間輻射場(chǎng)仿真結(jié)果。

一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提出一種平板型有界波模擬方法，包括以下步驟：

確定模擬器外部尺寸，在CST中利用理想導(dǎo)體材料建立結(jié)構(gòu)模型，用集總元件電阻功能設(shè)置后過(guò)渡段末端與下板間電阻，以實(shí)現(xiàn)分布式負(fù)載功能；

背景材質(zhì)設(shè)定為空氣，不考慮大地介質(zhì)的影響，計(jì)算區(qū)域邊界設(shè)置為自由空間；

模擬器的左端為激勵(lì)源；計(jì)算包括模擬器在內(nèi)的設(shè)定區(qū)域內(nèi)最大瞬時(shí)電場(chǎng)幅值；

在水平面上，模擬器兩端延長(zhǎng)線方向，及模擬器端點(diǎn)、中點(diǎn)和頂點(diǎn)處與兩端連線垂直方向上取得設(shè)定場(chǎng)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)峰值。

模擬器總長(zhǎng)41m，高度12m，寬度15m，寬高比為1.25，其特性阻抗約為140Ω。

所述激勵(lì)源為電壓激勵(lì)源，使其到達(dá)平行板頂端位置時(shí)的峰值為50kV/m。

每個(gè)所述方向上設(shè)定的場(chǎng)點(diǎn)，取間隔5m或10m，設(shè)置虛擬場(chǎng)強(qiáng)監(jiān)測(cè)器。

所述設(shè)定區(qū)域在水平面為包括模擬器在內(nèi)的110m×250m范圍；豎直方向?yàn)?00m范圍。

另一方面，本申請(qǐng)還提出用于實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)方法的裝置。

本申請(qǐng)實(shí)施例采用的上述至少一個(gè)技術(shù)方案能夠達(dá)到以下有益效果：

隨著武器裝備的發(fā)展要求，平行板橫電磁波室的結(jié)構(gòu)越做越大，這對(duì)于用大型有界波電磁脈沖模擬器模擬電磁脈沖提出了挑戰(zhàn)。

本發(fā)明利用電磁仿真軟件CST對(duì)擬建設(shè)的大型平板型有界波電磁脈沖模擬器進(jìn)行了仿真，給出了其外部空間輻射場(chǎng)仿真結(jié)果。根據(jù)各方向上與源點(diǎn)不同距離的場(chǎng)強(qiáng)幅值，結(jié)合ICNIRP導(dǎo)則的職業(yè)曝露限值和GB8702的公眾曝露限值，可得到平行板結(jié)構(gòu)未對(duì)人體造成任何傷害的安全區(qū)域。研究結(jié)論對(duì)正確理解相關(guān)電磁環(huán)境限值標(biāo)準(zhǔn)，合理確定類似大型電磁脈沖模擬器建設(shè)選址及人員安全區(qū)域均有參考意義。

附圖說(shuō)明