高功率超宽带电磁脉冲测量及辐射装置设计

作     者：李其信 

作者单位：西北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高宝建

授予年度：2016年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：高功率电磁脉冲 超宽带定向耦合器 TEM喇叭天线 

摘      要：近年来,超宽带技术已逐渐在无线通信、雷达、定位和电磁脉冲武器等众多领域得到了广泛应用,尤其是电磁脉冲武器,作为一种重要的非核型新概念武器,得到了空前的重视与研究。电磁脉冲武器的核心为高功率超宽带电磁脉冲源和高效的辐射装置。实际使用时,我们需要实时地监测脉冲源输出信号与辐射装置反射信号的特征,所以系统中还必须有相应的高功率超宽带测量装置。本文主要内容是针对现有脉冲源,研究设计满足要求的测量及辐射装置。首先,本文对电磁脉冲信号的瞬态性进行了分析,研究了脉冲信号的测量方法,并总结了高功率超宽带TEM喇叭天线的设计方法。其次,考虑到常规分压器测量装置没有方向性,本文创新性地使用定向耦合器实现分压功能。仿真分析了定向耦合器在对脉冲信号测量时的基本特性,给出了设计参考原则。根据仿真模型进行了实物加工与测试,仿真和实测结果表明定向耦合器可以同时对脉冲源输出信号和辐射装置反射信号实现一定的“双向测量。最后,根据系统指标要求,对现有同轴馈电巴伦和辐射面渐变方式进行改进,提出一种复合函数渐变形式,优化设计并加工了一款高功率超宽带TEM喇叭天线,并对其相应指标进行测量与分析。仿真和实测的结果表明该天线能有效地辐射高功率超宽带的电磁脉冲信号。