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电磁脉冲辐射波模拟器双锥-平面线栅天线场分布规律

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兵工学报 2021年第12期42卷 2684-2692页

作者：肖晶吴刚王海洋谢霖燊程乐郭景海西北核技术研究所陕西西安710024 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室陕西西安710024

双锥-平面线栅结构的水平极化辐射波天线对辐射场半宽影响较小且架设方便、易于维护,掌握该型天线场分布规律是确定模拟器场均匀区、开展电磁脉冲效应实验的前提。利用天线理论研究双锥-平面线栅天线的场分布规律,结合数值模拟和实际天... 详细信息

双锥-平面线栅结构的水平极化辐射波天线对辐射场半宽影响较小且架设方便、易于维护,掌握该型天线场分布规律是确定模拟器场均匀区、开展电磁脉冲效应实验的前提。利用天线理论研究双锥-平面线栅天线的场分布规律,结合数值模拟和实际天线试验对理论分析结果进行验证。结果表明:在天线结构和激励电压确定的条件下,双锥中心正下方辐射电场极化分量仅与测点到源的距离相关,二者呈反比;Oxz平面内以双锥中心为圆心的圆弧上任意一点辐射电场极化分量的幅值相等,并在同一时刻达到峰值;Oxz平面内同一水平线上的测点总辐射场幅值相等,方向沿测点所在圆弧的切线方向;各辐射场分量关于Oxz平面和Oyz平面对称分布;对于实际模拟器,地面反射会使辐射场波形下降沿陡降,导致地面附近辐射场半宽变小;线栅极板会影响附近的场分布,且极板外侧4个角点处的反射相对较强,其他位置辐射场分布与理论分析一致。

关键词：辐射波模拟器电磁脉冲双锥-平面线栅天线电磁场数值模拟

基于TEM喇叭的辐射波模拟器天线的近场特性

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强激光与粒子束 2004年第5期16卷 641-644页

作者：田春明王建国陈雨生葛德彪西安电子科技大学物理系陕西西安710071 西北核技术研究所陕西西安710024

　给出一种新型核电磁脉冲辐射波模拟器天线,并用时域有限差分方法分析和优化天线的结构。天线的激励源是由同轴线馈入的强电压脉冲。优化了平行板传输线和TEM喇叭的尺寸,并对天线的近场进行分析,给出了天线尺寸对近场特性的影响。数值... 详细信息

　给出一种新型核电磁脉冲辐射波模拟器天线,并用时域有限差分方法分析和优化天线的结构。天线的激励源是由同轴线馈入的强电压脉冲。优化了平行板传输线和TEM喇叭的尺寸,并对天线的近场进行分析,给出了天线尺寸对近场特性的影响。数值模拟结果表明,在距离天线口径100m处的电场强度可达20kV/m。

关键词：电磁脉冲辐射波模拟器天线时域有限差分

离散电阻加载的大型垂直极化EMP辐射波模拟器的并行FDTD模拟

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计算物理 2019年第3期36卷 349-356页

作者：朱湘琴陈再高吴伟马良程引会贾伟西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室陕西西安710024

将电阻设置为跨网格有耗介质,进行离散电阻加载的大型垂直极化电磁脉冲(EMP)辐射波模拟器时域场的并行FDTD模拟.给出不同离散电阻加载方式下模拟器辐射场的时域波形,分析离散电阻加载对模拟器辐射场的影响,并给出离散电阻加载的模拟器... 详细信息

将电阻设置为跨网格有耗介质,进行离散电阻加载的大型垂直极化电磁脉冲(EMP)辐射波模拟器时域场的并行FDTD模拟.给出不同离散电阻加载方式下模拟器辐射场的时域波形,分析离散电阻加载对模拟器辐射场的影响,并给出离散电阻加载的模拟器有圆筒效应物时的时域波形.结果表明:电阻加载能有效减小模拟器顶端的电流反射,从而改善辐射场的时域波形,但电阻加载也可能会导致模拟器辐射性能的降低;当效应物开孔所在的侧面靠近模拟器且与模拟器极化方向平行时耦合进入圆筒内的电磁波能量较多.计算方法具有通用性,可用于进行离散电阻加载的其它大型垂直极化EMP辐射波模拟器时域场的模拟,包括导电地面存在且有效应物存在时的时域耦合场的模拟.

关键词：离散电阻跨网格电磁脉冲辐射波模拟器 FDTD

大型垂直极化EMP辐射波模拟器时域辐射近场的快速预估

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计算物理 2020年第1期37卷 97-106页

作者：朱湘琴吴伟贾伟蔡利兵西北核技术研究院强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室陕西西安710024

将二维轴对称柱坐标系中基于MPI平台的并行FDTD(MPI-FDTD)方法与基于基尔霍夫表面积分表达式(KSIR)的场变换相结合,实现"MPI-FDTD+MPI-KSIR"的混合并行技术,并应用于无电阻加载的大型垂直极化电磁脉冲(EMP)辐射波模拟器时域辐射近场的... 详细信息

将二维轴对称柱坐标系中基于MPI平台的并行FDTD(MPI-FDTD)方法与基于基尔霍夫表面积分表达式(KSIR)的场变换相结合,实现"MPI-FDTD+MPI-KSIR"的混合并行技术,并应用于无电阻加载的大型垂直极化电磁脉冲(EMP)辐射波模拟器时域辐射近场的快速预估.验证算例所得辐射近场不仅与商用软件及并行FDTD的整体模拟符合很好,且与并行FDTD整体模拟相比可以节约80%的计算时间.给出并行加速比和并行效率的测试结果.该方法可用于其它大型垂直极化EMP辐射波模拟器时域辐射近场和辐射远场的快速预估.

关键词： MPI KSIR 近场-近场变换电磁脉冲辐射波模拟器

基于TEM喇叭的辐射波模拟器天线辐射性能研究

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核电子学与探测技术 2012年第9期32卷 1070-1073页

作者：王赟陈永光王庆国范丽思刘宗战装备学院研究生院北京101416 军械工程学院石家庄0500033 天津工程兵军事代表局天津300240

研究了基于TEM喇叭天线的辐射波模拟器天线性能,分析了天线性能参数如结构角、天线长度、宽高比等对天线辐射性能的影响。为了提高天线低频辐射能力,提出了2种增加天线有效长度的方法,结果表明两种方法均在一定程度上对辐射场波形有所... 详细信息

研究了基于TEM喇叭天线的辐射波模拟器天线性能,分析了天线性能参数如结构角、天线长度、宽高比等对天线辐射性能的影响。为了提高天线低频辐射能力,提出了2种增加天线有效长度的方法,结果表明两种方法均在一定程度上对辐射场波形有所改善。在天线长度的选择符合工程实际的条件下,通过选择合适的宽高比和增加天线有效长度的方法取得了较好的场波形。

关键词：电磁脉冲辐射波模拟器 TEM喇叭天线双指数脉冲

基于IRA天线的辐射波模拟器天线辐射性能研究

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微波学报 2012年第1期28卷 73-76页

作者：王赟陈永光王庆国范丽思装备学院研究生院北京101416 军械工程学院静电与电磁防护研究所石家庄050003

将通常用于超宽带领域的IRA天线应用到辐射波电磁脉冲模拟器中,提出一种基于反射器脉冲辐射天线的核电磁脉冲辐射波模拟器,分析其天线结构,给出四种馈臂形式,通过仿真比较了四种馈臂形式天线的辐射效率、远场和近场波形以及频率增益特... 详细信息

将通常用于超宽带领域的IRA天线应用到辐射波电磁脉冲模拟器中,提出一种基于反射器脉冲辐射天线的核电磁脉冲辐射波模拟器,分析其天线结构,给出四种馈臂形式,通过仿真比较了四种馈臂形式天线的辐射效率、远场和近场波形以及频率增益特性。结果表明:该天线的低频辐射效率有待进一步提高;具有锥形渐缩形式馈臂的天线能产生较好的远场和近场波形。IRA天线相较笼形天线具有体积小、方向性好等优点,如果能进一步提高其低频辐射性能,IRA天线将成为理想的辐射波模拟器天线。

关键词：核电磁脉冲辐射波模拟器脉冲辐射天线双指数脉冲

电磁脉冲辐射波模拟器笼形天线的理论和数值研究

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微波学报 2007年第B8期23卷 6-10页

作者：孟粉霞夏洪富王建国西北核技术研究所西安710024

采用天线理论和数值模拟方法研究了同轴线馈电的双锥笼形天线辐射特性。通过双锥天线和馈电同轴线的阻抗匹配确定双锥半张角为32°;结合清晰时间的概念,确定双锥笼形天线半径为2.5m。给出了双锥半径2.5m、笼形天线长度50m、末端经过削... 详细信息

采用天线理论和数值模拟方法研究了同轴线馈电的双锥笼形天线辐射特性。通过双锥天线和馈电同轴线的阻抗匹配确定双锥半张角为32°;结合清晰时间的概念,确定双锥笼形天线半径为2.5m。给出了双锥半径2.5m、笼形天线长度50m、末端经过削锥处理、架高15m时的双锥笼形天线在地面上方2m水平面内的辐射场分布,在该平面上40m×60m的区域内,电场最大值为6kV/m,最小值为1.6kV/m;在80m×10m的区域内,电场最大值为82kV/m,最小值为12kV/m。

关键词：辐射波模拟器双锥笼形天线数值模拟

4m高度同轴馈电线栅型垂直极化EMP辐射波模拟器的辐射特性分析

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现代应用物理 2021年第2期12卷 52-61,85页

作者：朱湘琴吴伟贾伟西北核技术研究所西安710024 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

基于完全理想磁导体镜像的同轴馈电模拟器天线辐射场并行FDTD方法,研究了高度为4 m的同轴馈电线栅型垂直极化辐射波电磁脉冲模拟器的线栅截数、底部金属实体圆锥的高度、线栅的数目与半径、介质支撑圆柱及加载电阻对模拟器辐射场的影响... 详细信息

基于完全理想磁导体镜像的同轴馈电模拟器天线辐射场并行FDTD方法,研究了高度为4 m的同轴馈电线栅型垂直极化辐射波电磁脉冲模拟器的线栅截数、底部金属实体圆锥的高度、线栅的数目与半径、介质支撑圆柱及加载电阻对模拟器辐射场的影响。结果表明,模拟器设计时,选择线栅截数为1可消除线栅连接处对辐射场的不利影响;底部金属实体圆锥的高度越高,模拟器的辐射场越接近全部金属实体模型的辐射场;为保证模拟器的辐射场达到一定的电场强度峰值,底部金属实体圆锥必须达到一定的高度;当线栅数目在24~60变化时,距离中轴线4 m测点的电场强度峰值不小于全部金属实体模型时相应位置的电场强度峰值的93%;线栅半径在1.5~4 mm变化对模拟器的辐射场几乎没有影响;为减弱介质支撑圆柱对辐射场的不利影响,实验验收点不要选择在圆柱的对称面上,可选择在支撑圆柱对角线的延长线上;加载电阻可使某些测点的辐射场时域波形的半高宽变窄,模拟器的有效测试区域可能增大。

关键词：线栅辐射特性垂直极化辐射波模拟器同轴馈电 PMC镜像

含有峰化电容器的垂直极化EMP辐射波模拟器辐射场的初步模拟

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现代应用物理 2020年第3期11卷 42-49页

作者：朱湘琴吴伟陈志强贾伟强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024 西北核技术研究所西安710024 西安交通大学电气绝缘与电力设备国家重点实验室西安710049

建立了含有多层薄膜结构的同轴型峰化电容器的垂直极化电磁脉冲辐射波模拟器的FDTD计算模型,用导通柱模型代替输出开关,模拟了开关导通后的放电过程,得到了辐射电场的时域波形,并与实验结果进行了对比。结果表明,模拟计算结果与实验结... 详细信息

建立了含有多层薄膜结构的同轴型峰化电容器的垂直极化电磁脉冲辐射波模拟器的FDTD计算模型,用导通柱模型代替输出开关,模拟了开关导通后的放电过程,得到了辐射电场的时域波形,并与实验结果进行了对比。结果表明,模拟计算结果与实验结果符合较好,证明了所用模型的可靠性和计算的准确性。在此基础上,计算了峰化电容器内芯长度及电极端面半锥角对模拟器辐射场的影响。结果表明:锥面天线中引入一体化设计的峰化电容器后,辐射场时域波形在达到峰值前后,均出现了预脉冲及高频振荡叠加,这与理想锥天线的辐射场时域波形明显不同;峰化电容器内芯长度的变化对模拟器辐射场的峰值影响不大,但对低频特性有一定的影响;峰化电容器电极端面半锥角与模拟器的半锥角相同时,可以获得快上升沿的辐射场。

关键词：电磁脉冲垂直极化辐射波模拟器同轴型峰化电容器