传输线长度对静电放电防护器件性能测试的影响

为了研究传输线长度对静电放电防护器件性能测试结果的影响,建立了静电放电模型和传输线脉冲模型两种试验系统,对某限压型防护器件进行了快沿电磁脉冲注入试验,并进行了理论分析。结果表明:传输线长度对静电放电防护器件性能测试结果具有极大影响,选用不当会导致错误结论;在对静电放电防护器件性能测试时,应优先采用传输线脉冲测试法;当采用静电放电脉冲测试法时,其传输线长度不应小于8 m。     

静电放电电磁脉冲的实验研究

 利用单极子天线对静电放电产生的电磁脉冲进行了实验研究。测量表明, 静电放电电磁脉冲辐射场为脉冲持续时间百纳秒的窄脉冲,但在距离放电源几米以内,其场强很大,典型值可达千伏每米量级, 其频谱主要分布在几十到几百兆赫,典型的频谱上限值可以达到几个吉赫。     

基于TLP建模的系统级静电放电效应仿真

系统级静电放电(ESD)效应仿真可以在电子系统进行测试之前进行有效的静电放电效应防护,缩短研发周期。根据传输线脉冲测试(TLP)结果,对瞬态电压抑制(TVS)二极管和芯片引脚进行spice行为建模,结合ESD脉冲源的等效电路模型,PCB板的S参数模型,采用场路协同技术完成了系统级静电放电效应的仿真。针对一个典型的电子系统,在IEC 61000-4-2 ESD应力作用下,完成了一款开关芯片防护电路的仿真,并对电路进行了加工、放电测试,仿真与测试芯片引脚的电压波形吻合良好,验证了该仿真方法的有效性。     

基于GABP神经网络曲线拟合的快沿电磁脉冲信号源模型求解

为给电子设备的电磁脉冲效应仿真提供准确的快沿电磁脉冲(fast rise-time electromagnetic pulse,FREMP)信号源模型,提出一种基于遗传算法优化BP神经网络(GABP-NN)曲线拟合的信号源模型求解方法;该方法通过示波器对脉冲信号进行采集,利用GABP神经网络对波形曲线进行高精度拟合,提取网络参数建立信号源模型;为进一步获得BP神经网络拟合规律设置对比实验,采用隐含层神经元数为10的GABP神经网络对FREMP信号源进行建模,所得模型拟合度为91.64%;仿真结果表明该方法运算速度快、精度高。     

基于Elman神经网络的磁场探头校准建模

针对大多数磁场探头都是在频域上校准、不能较好地满足测量电磁瞬变现象的问题,提出了一种基于Elman神经网络的磁场探头时域校准建模方法。利用Helmholtz线圈、浪涌发生器、示波器等仪器搭建了时域校准平台,对磁场探头进行校准实验,并采集浪涌发生器输出的电流波形和磁场探头的感应电压。分别以磁场探头的感应电压和Helmholtz线圈产生的磁感应强度数据作为输入输出,建立Elman神经网络模型。建模效果表明,所建模型能够准确地预测出磁感应强度的变化趋势,该校准模型具有一定有效性。     

有界波电磁脉冲模拟器下短线缆效应的理论和实验研究

 研究了有界波电磁脉冲模拟器下短线缆效应的理论建模和实验方法。基于传输线模型计算了线缆在有界波电磁脉冲模拟器辐照下的电流响应。建立了有界波电磁脉冲模拟试验环境，其前沿时间小于5 ns,脉冲半高宽约200 ns。开展了短线缆的效应实验验证研究，短线缆负载端响应电流的测量和计算结果吻合得很好，表明应用改型有界波电磁脉冲模拟器开展短线缆效应实验在理论和实验上都是可行的。这种线缆实验方法具有效应实验空间电磁场分布规范均匀、参数指标可控、监测技术成熟等优点。     

用于脉冲功率装置测量的混合式高压分压器

为准确测量脉冲放电电压,提出了固液混合式高压分压器的原理与结构,并进行了标定和实验测试。用简化模型分析了分压器系统的理想响应条件,讨论了两级分压的衰减特性,提出了控制误差的方法。通过负载标定,得到分压器脉冲电压频率响应大于2.9 MHz,最长脉冲宽度40 s,分压比(或衰减系数)为2.60 kV/V,测量误差小于5%。该高压分压器具有造价低、制作易,同时适于ns到s级脉冲电压的测量等优点,可以在实验室中得到应用。     

车载单极天线的电磁脉冲响应特性

针对车载系统中使用广泛的短波/超短波单极天线,利用CST仿真分析了高空核电磁脉冲对单极天线的耦合响应特性。计算了天线端接的50 Ω负载对电磁脉冲的时频域感应电压信号,研究了电压信号随不同的脉冲入射角、不同车顶面积以及天线不同位置的变化规律。仿真结果表明:馈电点响应电压峰值随着入射脉冲电场矢量与水平夹角的增大而增大,随着车顶对入射脉冲的有效反射面积增大而增大。仿真结果对车辆天线布局方案的定制及天线系统电磁脉冲防护器件的选择具有重要的指导意义。     

地面附近架高线缆HEMP响应计算的Agrawal和Taylor模型比较北大核心

研究在高空核爆电磁脉冲(HEMP)的作用下,地面附近架高线缆感应瞬态电压、电流的传输线模型计算方法并进行比较。考虑到有耗地面的电气参数,列举了Agrawal和Taylor两种传输线理论模型的异同,应用格林函数求积分和叠加定理,分别采用两种模型,计算并比较了不同入射波和线缆布放状态下的电压、电流响应,以及各场分量(水平电场、垂直电场和水平磁场)单独存在时对电流、电压响应的贡献。结果显示,Agrawal和Taylor模型得到的电压、电流响应是一致的,可以考虑在有界波电磁脉冲模拟器中进行短线缆的效应实验;由于相同的场分量在不同的模型中对电压、电流响应的贡献并不相同,因此在阐述某一场分量对线缆响应贡献大小时,应该首先说明所采用的传输线模型。     

静放电电磁脉冲模拟装置

介绍了静电放电电磁脉冲（ESD EMP）的特性，研究了用ESD模拟器产生ESD EMP的方法，并给出了ESD EMP的时域波形和频谱。在研究ESD模拟器的基础上，首次通过ESD模拟器和GTEM室的结合，在GTEM室内产生了均匀的，重复性和线性好的ESD EMP。实验表明，用这种能够实验对静电放电电磁脉冲的实验室模拟，实验了人们用GTEM室产生ESD EMP的梦想。     

电磁场辐照诱发真空电晕放电模拟试验系统

为研究真空环境下电磁场诱发针-板电晕放电特性,研制了电磁场发生器、真空系统、高压静电源、动态电位测试仪等组成的电磁场辐照诱发真空电晕放电模拟试验系统。该系统可实现真空管内气压为80 Pa的低真空环境,并利用此系统进行在电磁场的作用下的电晕放电试验,初步得到了电磁场辐照诱发电晕放电的阈值电压的变化规律。试验结果表明:当温度、湿度等其他环境因素基本不变,真空管内气压为80 Pa时, 正常放电阈值为-590 V, 利用负极性高压静电放电, 电压取值范围10~20 kV, 产生的电磁脉冲辐射作用于真空管内充电区域,可使放电阈值降低90~180 V。     

Design of Nonlinear Autoregressive Exogenous Model Based Intelligence Computing for Efficient State Estimation of Underwater Passive Target

In this study, an intelligent computing paradigm built on a nonlinear autoregressive exogenous (NARX) feedback neural network model with the strength of deep learning is presented for accurate state estimation of an underwater passive target. In underwater scenarios, real-time motion parameters of passive objects are usually extracted with nonlinear filtering techniques. In filtering algorithms, nonlinear passive measurements are associated with linear kinetics of the target, governing by state space methodology. To improve tracking accuracy, effective feature estimation and minimizing position error of dynamic passive objects, the strength of NARX based supervised learning is exploited. Dynamic artificial neural networks, which contain tapped delay lines, are suitable for predicting the future state of the underwater passive object. Neural networks-based intelligence computing is effectively applied for estimating the real-time actual state of a passive moving object, which follows a semi-curved path. Performance analysis of NARX based neural networks is evaluated for six different scenarios of standard deviation of white Gaussian measurement noise by following bearings only tracking phenomena. Root mean square error between estimated and real position of the passive target in rectangular coordinates is computed for evaluating the worth of the proposed NARX feedback neural network scheme. The Monte Carlo simulations are conducted and the results certify the capability of the intelligence computing over conventional nonlinear filtering algorithms such as spherical radial cubature Kalman filter and unscented Kalman filter for given state estimation model.     

宽带高抑制性能电磁脉冲防护电路设计与实验

强电磁脉冲易通过天线、孔缝、线缆等多种耦合途径进入电子系统内部,造成敏感电子设备出现短暂故障或永久损毁。安装电磁脉冲防护电路可有效提高电子设备抗强电磁脉冲能力。基于LC选频网络和瞬态电压抑制(TVS)二极管,设计了一种宽带高抑制性能电磁脉冲防护电路,防护电路工作带宽超过2 GHz、插入损耗低于0.6 dB。系统性研究了防护电路对频谱分布在工作带宽内多种电磁脉冲(方波脉冲、宽带高功率微波、窄带高功率微波)的防护能力。结果表明:防护电路对不同类型电磁脉冲电压抑制比大于40 dB、耐受功率超过387 kW、而响应时间仅0.7 ns。该防护电路具有工作频带宽、电磁抑制性能好、响应速度快、耐受功率高等特点,对电子信息系统电磁防护加固具有重要意义。     

计算机操作中人体静电放电辐射瞬态电场与磁场的研究

分析了静电放电（ESD）辐射场的偶极子模型。用高采样速率数字示波器和定做的宽带电磁与磁场探头测量了计算机操作中人体静电放电产生的瞬态电场与磁场。用FFT分析了静电放电辐射场的频谱。研究了静民放电辐射场对某电路高频信号的影响。研究结果表明,即使是很低电压（2kV）的静电放电,其辐射近场的电场达几百V/m,磁场可达几十A/m静电放电辐射场的频谱极宽,从数兆赫到数千兆赫。静电放电对高频电路的试验结果表明,若不采取有效的防护措施,人体静电放电辐射电磁场会对电路造成一定的影响,如对集成电路与元器件造成“潜在效应”的损害,对电路造成电磁干扰,甚至损坏电子器件。     

A mathematical expression for air ESD current waveform using BP neural network

A curve-fitting method based on backpropagation (BP) neural network (NN) is proposed for fitting electrostatic discharge (ESD) current waveforms and giving the corresponding expressions in order to analyze the characteristics of ESD and calculate the ESD electromagnetic pulse radiation field. According to IEC61000-4-2, this method is used to fit the ideal contact current waveform of human-metal ESD to obtain the mathematical expression. The waveform parameters of the fitting curve meet the requirements of the IEC61000-4-2. By fitting the measured air ESD current waveform at 4 kV discharge, the mathematical expression is obtained. This paper proposes the mathematical expression for arbitrary curves and analyzes the factors affecting the effects of curve-fitting.     

一种自放电双锥天线激励电压的测量方法

采用一种通过测量脉冲源对天线的充电电流,来间接测量天线放电激励电压的方法。首先建立了实际电路的理论仿真模型,通过理论仿真证明了该方法的可行性。然后在双锥天线的不同绝缘工作气压下,对其充电电流进行了测量。由天线的充电电流推导出了在不同工作气压下天线的电压波形和放电激励电压。该种方法无需对天线进行改造,不会引进寄生参数,不会影响被试对象的工作状态,且在工程上易于实现。     

静电放电电磁场与金属腔体孔缝耦合的数值研究

 用时域有限差分方法研究了静电放电火化产生的电磁场在其近场区域与带孔缝金属腔体的耦合问题，基于修正的静电放电火化偶极子模型和脉冲函数放电电流解析表达式，建立了耦合数值模型，经过计算分析表明，腔体内孔缝周围分布着比较强的静电感应场，而耦合进腔体的瞬变场可以使腔体发生TE₁₀₁模为主的腔体谐振，但谐振幅度不大。     

纳秒脉冲下真空中绝缘子表面带电特性

 实验研究了前沿50 ns、脉宽350 ns和3 μs正负极性的4种脉冲电压作用下,真空中绝缘材料的各种局部放电现象以及由此引起的表面带电。结果表明:在脉冲电压作用下,绝缘材料沿面闪络发生前会发生各种局部放电现象,局部放电是纳秒脉冲下绝缘材料表面带电的根本原因。只要发生局部放电,绝缘材料表面就会出现正极性的电荷,并且在阴极附近的电荷密度略大于阳极附近的电荷密度,但由于材料陷阱的分布,也会有局部突变。有机玻璃比聚乙烯容易发生局部放电和积聚电荷,沿面闪络电压值更低。局部放电引起表面带电的物理机制是二次电子发射形成过程中的电子碰撞电离和材料陷阱捕获电荷共同作用。     

基于神经网络的电火花线切割工艺目标建模

利用BP神经网络技术建立了电火花线切割加工工况参数与工艺目标间的预测模型.以脉冲宽度、脉冲间隙、峰值电流、间隙电压及工件厚度等工况参数为网络输入,加工效率和表面粗糙度等工艺目标为网络输出,通过用样本数据对网络的训练,实现了对工艺目标的预测.试验结果表明:所建预测模型能较好地反映线切割机床的工艺规律,实现对指定切割条件下加工效率和表面粗糙度的预测,最大预测误差小于10%.