角锥喇叭天线高空电磁脉冲响应统计特性分析北大核心CSCD

[目的]旨在研究入射参量随机分布条件下电磁脉冲作用时角锥喇叭天线的耦合响应规律。[方法]首先,基于CST电磁仿真软件与Matlab软件联合仿真,建立角锥喇叭天线的电磁脉冲响应统计分析模型;然后,利用CST建立天线电磁脉冲响应仿真模型,通过电压驻波比、增益曲线来验证模型的合理性;接着,考虑通信系统在发射、接收等不同状态下的射频端口阻抗特性,在峰值场强50 kV/m的高空电磁脉冲(HEMP)照射下,得到天线端口耦合响应指标(包括开路电压、短路电流和负载电流等);最后,在球坐标系中设定方位角、仰角和极化角以服从均匀分布,并使用Matlab对天线负载响应波形峰值、波形能量等主要响应指标进行分布拟合。[结果]结果显示,主要信号指标概率分布大都呈“凸”字形曲线。以波形峰值为例,其响应波形峰值有90%的概率小于0.13 A,仅为最大峰值0.8 A的16.2%,即除了在特定的电磁脉冲入射范围内,角锥喇叭天线响应波形的各信号指标在大多数情况下都保持在较低水平。[结论]所得结果可为通信系统电磁脉冲易损性分析奠定基础。     

差模电流注入等效电磁脉冲辐射技术仿真研究

为解决电磁脉冲(EMP)辐射敏感度试验中构建大范围强场的困难,在天线和线缆为干扰耦合主要途径的情况下,提出差模电流注入等效强电磁脉冲场辐射的试验方法,分析时域内辐射场强与等效注入电压幅值间的关系,研究等效注入电压波形特征的获取方法,并仿真验证试验方法的可行性。结果表明:在辅助设备响应为线性的条件下,场强与等效注入电压的幅值在时域内满足线性外推关系;当辅助设备端口匹配时,辐射时耦合装置监测端电压与等效注入电压的波形仅在幅值上存在倍数关系,其他波形特征相同;在仿真试验构成的理想条件下,高场强辐射与等效注入试验所得受试设备响应相等。     

通信设备机箱强电磁脉冲耦合预测方法

核电磁脉冲可以从通信设备机箱孔缝、键盘、接头等开口进入机箱内部并对电子设备的正常工作时序产生影响,因此,在设备机箱设计中需要对强电磁脉冲辐射下机箱内部的强电磁脉冲环境进行预测。然而,由于通信设备机箱体积小,而强电磁脉冲的带宽过宽,常规的小探头难以对电磁脉冲波形进行测量。基于此,给出一种通信设备机箱强电磁脉冲耦合仿真新方法。首先,利用机箱频域屏蔽效能测试结果对通信机箱仿真模型的正确性进行验证;然后,利用上述仿真模型对强电磁脉冲的耦合特性进行仿真。研究表明,上述方法可以运用于小腔体强电磁脉冲耦合特征的预测。     

一种电磁脉冲前门耦合效应的事件分解评估方法

电磁脉冲弹是一种利用辐射高功率电磁脉冲干扰/毁伤目标电子系统的新概念武器。为计算电磁脉冲通过前门耦合毁伤目标的效能,提出一种基于事件分解的效能评估方法,按时间序列将前门耦合-毁伤过程分为弹体爆炸辐射电磁脉冲、大气传输衰减、目标系统耦合3个子事件,分别用不同算法计算其发生效能。用该方法对美国MK84导弹搭载的电磁脉冲弹进行评估,得到具有一定参考价值的效能评估值。     

电子设备和系统射频通道高功率微波电磁脉冲场—路综合防护方法综述

高功率微波电磁脉冲辐射可以通过多种耦合途径进入敏感电子设备和系统,导致严重的干扰、扰乱甚至损坏,特别是通过天线耦合进入射频通道的电磁脉冲会破坏敏感器件。给出几种针对天线耦合的空间电磁脉冲场防护以及电路中敏感器件的电磁脉冲路防护新方法,探讨敏感系统的电磁脉冲场—路综合防护设计方法。利用专门设计的防护表面和防护模块,分别在天线前端对空间的电磁脉冲场和天线后端电路中的电磁脉冲电压或电流进行抑制,保护电路中的敏感模块免遭损坏,增加的场—路综合防护对工作信号的衰减控制在允许的范围之内。通过原理样件的测试表明,防护方法对带内和带外的高功率微波电磁脉冲具有良好的防护效果。     

舰船辐射噪声建模及仿真模拟器的实现

舰船辐射噪声的仿真模拟是测试被动声呐系统及声诱饵的关键技术.本文通过对舰船辐射噪声信号的声学特性分析,对其线谱、连续谱和调制包络进行了建模与仿真,模拟生成了辐射噪声信号,并研制了基于DSP硬件系统的舰船辐射噪声模拟器.根据噪声的连续谱特性,提出了一种用FIR滤波器实现宽带噪声信号模拟的方法,建立了辐射噪声的仿真模型.通过对模拟器输出信号进行功率谱分析,表明该模拟器能很好的反映舰船辐射噪声信号的基本声学特性.     

舰船辐射噪声模拟器设计

文章首先分析了舰船辐射噪声的频谱特性和声学特征,给出了线谱和连续谱的合成方法,随后从工作原理、硬件结构和软件流程三个方面介绍了模拟器的设计。该模拟器具有结构简单、可靠性高的优点,能够逼真模拟船辐射噪声的线谱和连续谱信号,可用于在水声装备的研制、仿真和试验。     

某型舰载机碳纤维复合材料电源机箱及其核电磁脉冲防护性能

[目的]针对某型舰载机电源机箱减重和核电磁脉冲(HEMP)防护的设计需求,采用基于碳纤维复合材料化的机箱结构设计,并利用热压罐成型工艺制备复合材料电源机箱。[方法]利用CST仿真软件进行机箱复合材料的防护性能仿真和设计评估;选择镀镍碳纤维和延展金属网作为电磁增强材料,同时配合层间电磁增强和缝隙、搭接等部位的电连接设计;使用有界波模拟器验证其在核电磁脉冲下的防护能力。[结果]结果表明,碳纤维复合材料机箱在核电磁脉冲下的屏蔽效能达到65 dB以上。[结论]采用热压罐工艺制作的机箱具有质量轻、强度高、成型方便、电磁脉冲防护性能好、环境适应性强等优点,具有较高的工程价值和发展前景。     

面向船舶动力定位模拟器的推力分配仿真子系统开发

船舶动力定位(Dynamic positioning, DP)模拟器主要依赖进口,国内尚未研制具有自主知识产权的DP模拟器。DP模拟器由控制子系统、推力分配子系统、测量子系统和船舶作业三维显示等多个子系统组成。在消化吸收DP模拟器相关技术的基础上,通过研究推力分配算法,提出采用C#中WPF技术完成DP推力分配仿真子系统的设计与实现。仿真结果表明,该仿真子系统能够有效地模拟多个推进器的推力和方位角变化情况。     

基于压控导电结构的能量选择表面防护机理和仿真实验研究

为解决强电磁脉冲防护中屏蔽与正常信号收发之间的矛盾,研究了一种既能隔离强电磁脉冲,又能保证被保护设备信号正常收发的能量选择表面(ESS)。基于可变表面阻抗理论研究ESS的防护机理;根据强电磁效应改变二极管的阻抗特性和实现能量选择的特点,设计了一种正反并联的二极管对阵列组成的可防护线极化强电磁脉冲的ESS,并进行仿真和实验分析。结果表明:所设计的ESS对弱电磁信号的插入损耗小于2 dB,对强电磁信号的隔离度大于20 dB,实现了能量低通的选择特性。     

单点源模拟多点源诱偏仿真试验方法的研究

抗诱偏能力是反辐射导弹重要的评估指标之一,分析了辐射式仿真系统内开展诱偏试验过程和特点以及利用单点源开展多点源诱偏闭环仿真试验的可行性及实现方法。以空间分离点为依据,分时、分阶段计算雷达、诱饵站合成场在导弹处的法线,在辐射式仿真系统中利用转台中心、单点源间的固定方向进行等效,将其与导弹姿态的相对角度关系转换为转台转动指令角度,进而实现这种实际相对关系的等效构建,为辐射式仿真试验系统内利用单点源模拟多点源开展诱偏仿真试验提供一种思路。     

基于矩量法的线天线电磁散射和电磁辐射分析

针对线电流模型分析半径/波长较大的线天线的缺点,首先利用解析法描述线天线的结构,将线天线模拟为细带模型,线面连接问题转化为面面连接问题,选取RWG函数对天线模型进行剖分,采用矩量法分析不同半径下偶极子天线的电流分布,辐射场,方向图,对散射模式和辐射模式的情况进行了比较。随后计算了有限平板上10m单极子天线的天线特性。计算结果表明,当半径/波长较小时,电流基本沿天线轴向流动,线电流模型适用于分析线天线的问题,半径/波长较大时,横向电流不可忽略,线电流模型不适用于分析线天线的问题。     

玻璃气体放电管与陶瓷气体放电管的纳秒脉冲响应特性比较

气体放电管是一种常见的浪涌防护器件。选取2种具有相同静态击穿电压的典型气体放电管(玻璃气体放电管(SPG)和陶瓷气体放电管(GDT))进行试验,研究两者在百纳秒级电磁脉冲作用下的效应特性及其影响因素,并对其电磁脉冲防护能力进行比较。结果表明:对于具有相同直流击穿电压参数的SPG和GDT,在响应时间要求一致时,SPG的动作电压更低;当施加的电压相同时,SPG的响应时间更短;在电流要求低于3 k A的场合,SPG更适用于纳秒级电磁脉冲防护,鉴于其低电容,尤其适于工作在高频段的天馈系统。     

考虑介质层影响的电磁脉冲耦合传输线模型北大核心CSCD

[目的]Baum-Liu-Tesche(BLT)方程是进行场–线耦合计算的重要方法,在电磁耦合定量分析领域具有广泛应用。经典BLT方程忽略了线缆介质层对入射电场的畸变特性,导致在特定入射、极化方向下的耦合效率计算出现较大误差。[方法]针对该问题,将频域修正的BLT方法引入时域,研究在高空电磁脉冲(HEMP)激励下单根线缆负载电压和电流响应的计算方法,并通过与全波算法计算结果对比,验证模型的正确性。在此基础上,对修正方法所适用的线缆结构(高度、线径、介质层参数等)、入射电场(入射方向、极化方向)特征进行分析。[结果]结果显示,在HEMP激励下,以全波仿真结果为基准,经典BLT模型预测响应结果误差可高达一倍以上,而引入介质层修正系数后的BLT模型准确度显著提高。[结论]该研究验证了BLT修正模型在分析时域场–线耦合问题时的准确性,提出了BLT修正模型的适用性判据,有助于阐明HEMP同实际复杂线缆的相互耦合作用机制。     

油船货油装卸操作模拟器的系统设计

油船货油装卸操作模拟器是我们自行开发研制的用于培训油船船员的大型仿真系统。针对该模拟器的功能、要求及特点,本文主要论述了该模拟系统的硬件拓扑结构、并行智能化的软件内核设计以及模拟器的各项仿真作业功能     

能量—频率选择表面级联复合设计与仿真

针对空间场强电磁防护中带外滤波—带内限幅的需求,研究了能量—频率选择表面级联复合的防护方法,设计出一种典型的防护结构,通过时域有限差分对防护结构进行了稳态和瞬态分析,尤其是不同情况下频率选择表面与能量选择表面的相互耦合。计算结果表明:该防护结构对通带内正常信号的传输衰减小于1.55dB,强电磁脉冲传输衰减大于20dB,因而其既能阻止强电磁脉冲进入系统,又可有效抑制带外电磁干扰。     

短波通信设备端口电磁脉冲防护方法研究

针对传统的短波通信设备端口电磁脉冲防护方法防护效果差的问题,本文对短波通信设备端口电磁脉冲防护方法进行设计。在分析电磁脉冲原理的基础上,采用换算公式,得到驻波比、反射系数与回波损耗系数间的换算,通过改变阻抗改变功率传输,对短波通信设备端口进行基础保护。并按照磁偶极子天线作近似分析对电磁脉冲的破坏机理进行分析,在此基础上,对短波通信设备端口进行多级防护,以此完成对短波通信设备端口的防护。同时,为了保证此次设计方法的有效性,设置实验环境,进行实验对比。实验对比结果表明,此次设计的对短波通信设备端口进行多级防护方法比传统的防护方法防护效果好,具有一定的实际应用意义。     

深度模拟器液压系统仿真研究

介绍了深度模拟器总体结构及工作原理,针对深度模拟器控制系统中PID算法及其相关参数进行了仿真研究。以深度模拟器液压系统为模型,利用AMESim仿真软件工具,对整个液压系统进行了仿真分析并对系统各元器件的参数进行了优化,为深度模拟器的进一步研究提供了理论基础。     

PIN二极管限幅器的电磁脉冲损伤特性试验

电磁脉冲作用下,位于射频前端的限幅器能对接收机起基本保护作用。通过试验研究基于多级PIN二极管的限幅器在方波脉冲和超宽带脉冲注入时的电磁脉冲损伤阈值以及损伤效应,发现当入射电磁脉冲幅度超过损伤阈值时,限幅器存在不可逆转的损伤累积效应。此外,利用时域反射技术对限幅模块的内部损伤部位进行了定位,发现相对于前级PIN二极管,后级PIN二极管更易发生损伤,损伤原因判断为前级二极管I层较厚,因此其对陡前沿脉冲的响应时间较慢、尖峰电压泄漏高达上百伏,导致后级I层较薄、耐压等级较低的PIN二极管受到过电压击穿。     

反辐射导弹辐射式仿真试验可视化技术研究

反辐射导弹辐射式仿真试验可视化系统结合了实时仿真技术和视景仿真技术,以VC＋＋6．0为开发平台,利用OpenGL和MFC进行开发。建立了反辐射导弹的三维模型和飞行场景,基于试验数据实时驱动方式,以三维动画的形式直观地展现了ARM的攻击过程,并实现了飞行姿态的多视角可视化。通过仿真试验过程实时可视化的实现,能够根据情况及时对试验方案进行修正和调整,提高了试验的时效性,并且为试验结果评估提供了一种新的手段。