贾 伟,陈志强,郭 帆,程 乐,梅锴盛,李尧尧,程永平,石 凌,王 艺,谢霖燊,王 伟,石跃武,吴 伟,陈 伟

(强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室;西北核技术研究所:西安 710024)

强电磁能量会通过线缆、天线及孔缝等途径,耦合到电力和电子系统中,造成系统软硬件损伤和功能混乱,使系统可靠性与安全性下降[1-4]。电磁脉冲(electromagnetic pulse,EMP)模拟器是用于产生强电磁实验环境,对系统或设备开展EMP 效应与防护性能研究的实验装置。由于真实环境的复杂性及模拟器制作工艺与技术的限制,单台模拟装置很难同时模拟多种电磁环境。为更逼真地模拟受试对象在特定EMP 环境下的响应,模拟器的设计须按特定用途进行,所产生的电磁场指标,如幅度、均匀性及极化方向等,须符合特定要求。根据电磁极化方向及地面影响,通常将高空EMP 模拟装置分为导波型、偶极子型和混合型3类[5]。

为完备实验条件,丰富实验环境,本文研制了一台小型垂直极化偶极子型辐射波EMP模拟器。该模拟器天线架高为5 m,倒立圆锥结构,半锥角为32°;可用实验区域为围绕圆锥顶点,直径为25 m 的圆形区域。通过该模拟器可开展天线辐射特性研究、辐射场测量系统性能研究及EMP 效应研究等工作。本文研究对掌握该类模拟器的研制技术、天线辐射特性及开展相关的考核与效应实验具有重要意义。

1 模拟器组成与工作原理

EMP模拟器通常由辐射天线、脉冲驱动源及附属配套设施3部分组成。整个装置的工作流程为:首先,脉冲驱动源将缓慢充电积蓄的电能压缩成纳秒量级的高压快脉冲;然后,通过连接端口馈入天线,并由天线将电脉冲转化为电磁波向外辐射,形成用于实验的EMP 环境。……