微波接收前端高功率微波效应实验研究

高功率微波可通过雷达、电子战装备的天线进入装备内部,这种方式耦合能力强、峰值幅度大,容易造成装备电磁干扰或损伤.因此,有必要开展高功率微波对电子设备的作用效应和防护研究.针对设备级高功率微波效应研究较少的现状,以某X波段微波接收前端为对象,采用注入法开展高功率微波损伤效应实验,获取了效应现象和数据.结果显示,无限幅器保护时,注入微波的峰值功率达到48.8 dBm,单个脉冲就能损伤微波接收前端的低噪声放大器;采用限幅器防护后,注入微波的峰值功率需增加到60.7 dBm,脉冲数增加到100个才能实现微波接收前端的损伤.实验表明,能量沉积是进行损伤的必要条件,通过高峰值功率短脉冲或长脉宽脉冲串,高功率微波都可以对电子设备中的敏感器件造成损伤,综合运用峰值功率、脉宽和脉冲数等参数可增强高功率微波作用效应.在此基础上,还分析了典型参数高功率微波武器对电子设备的作用距离、作用规律,可为武器装备高功率微波效应评估和防护设计提供参考.     

杀敌于无形的波武器（二）：高功率微波弹

正高功率微波弹体积小、重量轻,便于携带与投掷,可从多种平台发射,是今后高功率微波武器发展的重点。除了可重复使用的高功率微波武器,还有一类重要的高功率微波武器,即一次性使用的高功率微波弹。高功率微波弹的研制创想从氢弹爆炸产生的电磁脉冲杀伤效应衍生而来,以炸药和化学燃料的爆炸能为能源,并用高功率脉冲发生器替代核爆炸产生的局部强力电磁脉冲破坏电子设备。     

气体激光器波导耦合腔的研制与测试

针对现有微波激励气体激光器存在的一些问题,研制出一种微波激励器波导耦合腔。采用频率为2.45GHz,输出功率为1000W的微波激励耦合腔进行了实验,其结果表明:该耦合腔具有易调谐和阻抗匹配等特点,对改善放电均匀性、减少微波能量反射有明显效果。该项研究有利于提高工作气体气压、增大放电的增益长度,为发展更高功率的微波激励气体激光器提供技术基础。图6,参10。     

闪电辐射源多脉冲匹配定位方法

为匹配出更多的闪电辐射源脉冲,定位出更多的闪电辐射源位置,得到清晰的闪电发展通道,提出了一种闪电辐射源多脉冲匹配定位方法。该方法利用经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)方法对原始的闪电电场信号进行分解,再将分解得到的部分分量合成,将合成后的信号进行归一化并提取脉冲,依据滑动窗口内四个脉冲序列的高度比例特征和间隔特征实现相同辐射源脉冲的匹配。结果表明,利用EMD方法对闪电电场信号进行分解再部分合成,去除了原始信号中的直流分量、单调分量和低频周期分量,使信号波形更干净平稳;依据四个脉冲序列的高度比例特征和间隔特征对各测站间相同闪电辐射源的脉冲进行匹配,基于辐射源脉冲的到达时间差定位出辐射源的三维位置,可以清晰地描绘出闪电通道的发展过程。从整体定位效果来看,本文提出的闪电辐射源多脉冲匹配定位方法效果优于传统的单脉冲匹配方法。     

数值模拟相对论返波管中电子注参数变化对脉冲缩短现象的影响

脉冲缩短是高功率微波器件中普遍存在的现象,它妨碍了输出微波能量的进一步提高.迄今为止,它仍是高功率微波研究领域中一个尚待解决的问题.本文以相对论返波管为例,用数值模拟的方法研究了电子注参数改变对脉冲缩短现象的影响.研究表明,当该器件运行于脉宽小于100ns的短脉冲时,阴极所发射电子注的膨胀不是导致其中产生脉冲缩短现象的主要因素,但其运行于长脉冲时,则为一重要因素;电子注电压和电流的脉动也会引起脉冲缩短.     

HPM等离子体有源天线散射研究

应用高功率微波大气传输机理和等离子体物理理论,提出了一种新概念天线—等离子有源天线;首先计算高功率微波脉冲的等离子体的折射指数,分析折射指数与反射能流密度及输入功率密度的关系,然后研究了高度等参量对等离子有源天线输出能量的影响.     

随机耦合模型在复杂腔体内电子器件损伤概率研究中的应用

针对高功率微波脉冲参数对复杂腔体内器件损伤概率的影响,以TTL门电路为研究对象,利用随机耦合模型对高斯脉冲干扰下复杂腔体内电子器件的损伤概率进行了分析和预测,重点计算分析了高斯脉冲的脉冲上升沿、脉冲间隔、脉冲幅值及脉冲个数对复杂腔体内电子器件损伤概率的影响.计算结果表明,电子器件的损伤概率随脉冲上升沿、脉冲幅值、脉冲个数的增大而增大,随脉冲间隔的增大而减小.该方法的研究为大规模不规则电子系统中电子器件的电磁兼容、电磁效应评估、电磁防护及电磁加固等工作提供了新的指导.     

高功率微波低空水平传输的FDTD求解与击穿分析

基于麦克斯韦方程和电子流体方程构成的完备系,利用时域有限差分法,对高功率微波(high power microwave, HPM)低空水平传输的非线性衰减进行了数值模拟。结果表明,在空气击穿发生的区域里,部分微波能量会被吸收,但仍有大量的能量可继续向前传输;HPM脉冲场强超过击穿阈值愈高时,空气对脉冲能量的吸收愈大。     

非核电磁脉冲在坑道中的传播

为了研究非核电磁脉冲在坑道中的传播规律,基于旋转对称时域有限差分法建立了圆形截面坑道的数值分析模型,以圆波导中TE01模、TE11模和TM01模作为激励模式,计算了不同载频的高功率微波和不同脉宽的超宽带电磁脉冲的衰减。结果表明:非核电磁脉冲随着传播距离的增加,衰减基本上是线性变化的,但在传播过程中,载频较高的高功率微波衰减上下起伏比较明显;高功率微波的载频越高,超宽带电磁脉冲的脉宽越窄,波的衰减量越小;TM01模激励较之TE01模和TE11模激励时脉冲的衰减要大。对数值计算结果和试验数据进行了比较,二者吻合较好。     

强流电子束产生与应用测量系统研究

以高功率微波为代表的强流电子束的产生和应用在高度信息化社会中展现出巨大的应用潜力和广阔的发展前景。强流电子束产生和应用实验中通过监测强流加速器的二极管电压和电流可以判断强流加速器的工作状态,而高功率微波器件的输出特性的好坏可以通过监测高功率微波的频率、功率及模式来判断,从而实现强流电子束的产生和应用。强流电子束的产生与应用测量系统研究教学不仅为学生掌握强流加速器和相对论器件的工作原理提供好的实践平台,同时为学生在物理电子学专业课程的学习提供更直观的认识和更深入的理解。     

正窄脉冲电参数对脉冲电晕脱硫影响的研究

基于自行研制的毫微秒级超窄脉冲电源，研究了电源放电回路参数和超窄脉冲电参数对脉冲电晕等离子体脱硫的影响．研究表明，脉冲上升时间是脉冲电源的一个主要参数，上升时间对SO2脱除影响比脉宽的影响大，增加脉冲电压上升时间和减小脉宽，都将降低脱硫量．在综合考虑脱硫效率和能量利用率的基础上，提出了优化脉冲供能对窄脉冲电参数的要求和窄脉冲电源的设计特性指标．     

使用永磁透镜减小永磁微波离子源引出束流发散的研究

介绍了北京大学重离子物理研究所2.45GHz袖珍永磁微波离子源引出系统的一项改进,即在距该离子源永磁环9cm处加一个长为10cm的永磁透镜.通过计算机模拟和实际测量,对增加此透镜前后比较了磁场分布的变化.模拟计算和实验结果表明,永磁透镜产生的磁场可以有效地聚焦引出的束流,减小引出束流的束斑尺寸.与电磁螺线管透镜相比,该项改进简化了束流传输系统,节省了电功率,并有利于改善离子源区的真空.     

周期性脉冲切换电镀电源

介绍一种可用于金属构件电镀的周期脉冲切换电源。通过对电镀阻抗输入频繁切换的正、反向电流，使镀层结合力强，组织细密，均匀性好。     

用于高压纳秒脉冲杀菌系统的气体火花开关研制

高强度脉冲电场杀菌是脉冲功率技术的一个重要应用方向。文章结合现有的理论和技术,研制出适用于高压纳秒脉冲杀菌系统的气体火花开关。开关产生的脉冲上升时间可以短至2.2ns、脉冲峰值电压可以达到40kV。     

一种用于高功率脉冲电源的闭合开关

在电热、电磁发射技术中，高功率脉冲电源占据着非常重要的位置，开关是高功率脉冲电源的重要组成部分。该文介绍了大功率空气开关 及主要结构特点，着重介绍了ＨＧ－１００型空气开关的设计及特性，分析了空气开关存在的问题及改进方向。研究表明，从触发脉冲加瞬间到电导等离子体开始形成阶段，决定着空气开关动作时间和稳定性；在间隙中形成高电导率的等离子体的速度决定了脉冲前沿的徒度；脉冲功率电源稳定工作的极限频率取决于     

电力机车辅助变流系统相控电路的研究设计

本文以电力机车辅助变流系统的相控系统为研究对象,设计了相控系统的触发脉冲形成电路、触发脉冲调制电路和闭环控制电路。并对各部分电路进行了设计分析和实验测试数据,得出所设计的相控整流系统能够很好的满足电力机车对系统的运行要求。     

基于FPGA的三相变频电源系统设计

基于现场可编程门阵列（FieldProgrammableGateArray,FPGA）设计了一种单相输入三相输出的数字式控制变频电源．将单相市电输入该系统后,经过整流、升压、滤波、三相桥式逆变和低通滤波输出三相近似正弦交流电．根据三相异步电动机的调速特性,系统由控制器改变内部调制波的幅值和频率,进而调节三相正弦脉冲宽度调制（SinusoidalPulsewidthModulaton,SPWM）波的脉宽和频率,最终实现三相交流异步电动机的变压变频调速（VariableVoltageVariableFreguency,VVVF）控制．系统调制结果证明该电源的设计是可行的,且系统操作方便快捷、界面友好,可为实现全数字智能控制提供参考．     

电动汽车高频交流功率分布系统的谐波分析

根据高频交流脉冲密度调制理论,提出了一种用于电动汽车高频交流功率分布系统的谐波分析方法和仿真模型.分析的结果有助于减小电力电子装置谐波对电动汽车电子控制系统的干扰.     

氙灯泵浦染料激光器脉冲电流源的研制

本文介绍了RJW-1型染料激光微光束仪电能激励系统——氙灯泵浦的火花隙强脉冲电流源系统的工作原理和几个组成部分的选择,并提供一种染料激光微光束仪电源的实际方案。     

高功率超短电磁脉冲微波源及其应用

给出了采用全固态绝缘、微带线低电感输出的Ｓｌ－ＧａＡｓ超快光电导开关作为高功率亚ＧＨｚ电磁脉冲微波源的实验结果。总结了强电场下半导体光电导开关呈现出的引发、维持及恢复过程的非线性特性。阐述了超快光电导开关用作电磁导弹脉冲源的原理、性能,以及超短电磁脉冲在超宽带雷达和超宽带通信领域内的应用前景。