高空核电磁脉冲模拟波形的双指数函数拟合法

许多标准和公开出版物中都用双指数函数描述高空核电磁脉冲典型波形。通过数值方法,研究了双指数函数一项重要的性质。根据该性质,详细讨论了高空核电磁脉冲模拟波形数值拟合中,双指数函数特征参数与脉冲峰值、前沿、后沿以及半宽等物理参数的关系,从而提出一种简单有效的脉冲参数计算方法。通过IEC标准中规定的高空核电磁脉冲参数的估计与一个实测高空核电磁脉冲模拟波形的数值拟合,验证了该方法的有效性和可靠性。该方法能够适应多种峰值、前沿和半宽的高宽核电磁脉冲模拟波形的数值拟合。     

高功率超宽带脉冲辐射实验装置研制

 研制了高功率超宽带脉冲辐射实验装置。该装置主要由脉冲充电电源、超宽带脉冲产生装置、超宽带脉冲发射天线三部分组成。达到的主要指标为：脉冲电源输出电压600 kV、重复频率100 Hz;脉冲压缩输出峰值功率约10 GW、脉宽1.2 ns;在辐射天线轴上220 m处,辐射峰值电场16.1 kV/m、等效辐射功率0.42×10¹² W;辐射场E面方向图半功率宽度为8°,H面方向图半功率宽度为9°。     

双极型晶体管在强电磁脉冲作用下的瞬态响应

 利用时域有限差分法,对双极型晶体管在强电磁脉冲作用下的瞬态响应进行了2维数值模拟,分析了器件烧毁过程中电场、电流密度、温度等参数的分布及变化情况,分别观察了低电压和高电压脉冲作用下烧毁过程中热点的形成过程,并得到了器件烧毁所需时间以及能量与脉冲电压幅度之间的关系。在电压脉冲较低时,烧毁点位于通道中靠近集电极的位置,当脉冲电压达到一定幅度的时候,由于发射极与集电极之间发生雪崩击穿,基极和发射极之间电势会抬高,从而引起基极和发射极之间的击穿,形成新的热点,并在电压幅度约高于100 V的情况下会率先达到烧毁温度。随着脉冲电压幅度的增高,晶体管烧毁所需时间呈负指数减少,而所需能量在55~100 V之间接近于线性增长,直到电压幅度约高于100 V时才开始减少。     

带阻性负载细导线对电磁脉冲响应的有限差分算法

在原始的FDTD细线算法基础上,把带负载细导线模型分成导线、电阻和吸收三个部分,分别用不同的偏微分方程描述,使其可以处理两端带有纯电阻性负载细线电磁脉冲散射问题,进而得到电阻负载上消耗的总能量及对应的功率消耗。用该方法计算得到的结果与文献结果进行了比较,证明了该方法的有效性。最后用此方法对一种典型情况进行了计算,并对结果进行了分析。该方法是对FDTD方法中细线算法的补充和提高,经过修改也可以用于非阻性负载的情况。     

基于磁通压缩技术的爆炸磁频率发生器的参数选择

 爆炸磁频率发生器是一种结构简单、小型化的电磁脉冲产生和辐射装置。为了优化其性能,从数学模型入手进行研究,得出输出信号所满足的Bessel函数,分析了在不同电参数下输出信号的模式及电路中的能量分配。研究结果表明,当电感变化到初始值的1/e所需时间与初始载波频率的乘积较大时,发生器的输出信号为振荡模式,且二者乘积越大,载波频率越高,对其辐射越有利。     

双极型晶体管损坏与强电磁脉冲注入位置的关系

 利用时域有限差分法,对双极型晶体管(BJT)在强电磁脉冲作用下的瞬态响应进行了2维数值模拟,研究了电磁脉冲从不同极板注入时BJT的响应情况,根据温度分布的集中程度分析了发生烧毁的难易程度。模拟得出：发射极注入最容易导致烧毁,集电极注入次之,基极注入相对不易导致烧毁;发射极注入烧毁所消耗能量随着脉冲电压上升而下降,到30 V以后基本与电压的升高无关,集电极注入烧毁所消耗的能量则随着电压上升而上升,到100 V以后由于BE结上热点的出现而开始下降。     

基于磁通压缩技术的爆炸磁频率发生器的参数选择

爆炸磁频率发生器是一种结构简单、小型化的电磁脉冲产生和辐射装置。为了优化其性能,从数学模型入手进行研究,得出输出信号所满足的Bessel函数,分析了在不同电参数下输出信号的模式及电路中的能量分配。研究结果表明,当电感变化到初始值的1/e所需时间与初始载波频率的乘积较大时,发生器的输出信号为振荡模式,且二者乘积越大,载波频率越高,对其辐射越有利。     

掺Bi的GeO2-Al2O3-Na2O玻璃的热学和光学性质

 用高温熔融法制备了96GeO-(3-χ)Al₂O₃-χNa₂O-1NaBiO₃ （将χ分别为0,0.5,1.5的玻璃命名为A1,A2,A3）和 96GeO-(3.5-ψ)Al₂O₃-ψχNa₂O-0.5Bi₂O₃（将ψ分别为0,0.5,2的玻璃命名为B1,B2,B3）玻璃。观察到样品在1 220 nm处（800 nm 激光二极管激发）的超宽带发光特性（半高宽约250 nm）。结果表明,以NaBiO₃形式引入Bi⁵⁺到玻璃原料中比以Bi₂O₃形式引入Bi³⁺到原料中得到的玻璃在1 220 nm处的发光强度大4.6倍,且荧光寿命和荧光半高宽也分别从280 μs和195 nm增加到了434 μs和275 nm。从A3,A2和A1的吸收边带的红移可初步推断出A3,A2及A1玻璃中Bi5+的含量逐步增加。总结吸收光谱与发射光谱的变化规律,认为Bi离子近红外高发射强度和宽荧光半高宽是由Bi⁵⁺的发光引起的。在两组玻璃中,热稳定性以及荧光发射截面积与荧光寿命的乘积值和荧光发射截面积与荧光半高宽的乘积值随着Na₂O含量的增加而增加。     

外电路在电磁脉冲对双极型晶体管作用过程中的影响

 借助自主开发的2维半导体器件-电路联合仿真器,研究了电磁脉冲从发射极注入双极型晶体管时,外电路的影响,分析了共基极接法晶体管的电流分配系数,然后在此基础上研究了3种典型外电路元件的影响。结果表明：当脉冲从发射极注入时,基极外接电阻对器件烧毁过程影响不大;集电极外接正电压源等效于削减电磁脉冲的幅度,有延缓器件烧毁的作用;集电极外接电阻能明显提高器件对电磁脉冲的耐受性。     

宽波束双馈源超宽带抛物面天线设计与仿真

 针对单馈源超宽带抛物面天线波束较窄的问题,设计了一种宽波束双馈源超宽带抛物面天线。该抛物面天线是由一个普通的抛物面从中间对称分式,并在中间以平板连接而成的。馈源采用改进型平面TEM喇叭天线,同轴垂直馈电方式。两个馈源分别置于抛物面的两个焦点上。并利用时域有限差分数值方法分析了该天线的辐射性能。通过改变抛物面的结构,调节双馈源与天线主轴的夹角等方法可以有效改善天线的辐射性能。结果表明,所设计的宽波束双馈源抛物面天线可以在远区更宽的空间上形成峰值功率比较均匀的电磁脉冲,在不降低峰值功率的前提下有效地增加了波束的宽度;在抛物面天线两边进行少量切割不会对辐射场产生明显影响,节省了空间。