有界波模拟器波形仿真与实验研究

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有界波模拟器远场辐射特性仿真研究

摘要：利用电磁仿真计算软件ＦＫＥＯ对有界波模拟器远场辐射特性进行仿真分析，得到远场的辐射方向图，并
指出方向图随激励源频率的变化关系。该结论对开展电磁防护研究及快上升沿电磁脉冲场模拟器的设计具有一
定的参考意义。关键词：电磁脉冲；有界波模拟器；电磁辐射；方向图中图分类号：Ｔ０１４１３Ｎ１；Ｏ４．文献标识码：Ａ
（．ＩｓｔｔｏｌｃｏｔｔｎｌｃｍｇｅｉＰｏｃｏ２Ｄｐ￣ｅｔ１ｎｔｕｆｅｔｓｉａｄＥｅｔａｎｔｒｔｔｎ．ｅａｍｎｉｅＥｒａｃｏｒｃｅｉ
ｏｒｉｉｇｒｎｎｅＥｇｎｅｎｏｅｅｈｉｈａｇ０００ｆａｎ，ＯｄａｃｎｅｒｇＣｌｇ，Ｓｉａｕｎ５０３，ＣｉａＴｎｉｉｌｊｚｈｎ）
Ｊｎｕ．，２００６
文章编号：１０２５（０６３— ０５— ３０８— ９６２０）００１０
有界波模拟器远场辐射特性仿真研究
潘晓东，魏光辉，任新智
（．军械ｑ程学院静电与电磁防护研究所１－２．训练部，河北石家庄０００）５０３
维普资讯
第１８卷第３期
２００６年６月
军
械
工
程
学
院
学
报
Ｖｏ．８Ｎｏ３１１．
ＪｕｎｌｏｒｎｎｅＥｎｉｅｒｇＣｌｇｏｒａｆＯｄａｃｇｎｅｉｏｌｅｎｅ

亚纳秒前沿有界波模拟器传输线设计的理论分析与实验

８～５Ｖ／Ｏｋｍ连续可调，ｍ５Ｖｍ；作区域Ｅ ≥ ０ｋ／工
１ｍ×１ｍ×１ｍ内，的不均匀性以中点为基准，场在
一
５～５之间。ＯＯ
（）ｏｉｂｄｗｎｅｖｗ
Ｆｉ．Ｓｂａｏｅｏｇ１ｕｎｎｓｃｎｄＥＭＰｉｌｔｒｓｒｃｕｒｓｍｕａｏｔｕｔｅ
中图分类号：Ｏ４．４１４文献标识码：Ａ
有界波电磁脉冲（ＭＰ模拟器是模拟高空电磁脉冲（ＭＰ早期辐射环境的装置，泛应用于电子设备Ｅ）ＨＥ）广和分系统ＥＭＰ辐射敏感度测试［，１屏蔽室电磁脉冲屏蔽效能测试等。ＨＥ］ＭＰ上升至峰值所需时间极短，各对种未加防护的电子信息系统、电力系统构成了严重威胁。ＩＣ发布的ＨＥＥＭＰ标准波形［，沿越来越快，２前］高频分量所占份额也越来越高。国内外大量的ＥＭＰ模拟器［场的上升时间大都在３ｓ间，的７０ｎ，于３ｎ很少，照文献３～６ｎ之慢～１ｓ小ｓ按Ｅ］４中方法估算，高频分量只有１０００￣２０ＭＨｚ。亚纳秒前沿的有界波模拟器可以将ＥＭＰ的高频分量提高到６０００￣８０ＭＨｚ甚至ＧＨｚ。在亚纳秒模拟器的研制中，输线（，级传即辐照器）的设计既要满足快前沿的要求，又要保证试验工作空间的场有一定均匀性。刘顺坤［等用时域积分方程法数值模拟了场分布。本文用时域有５限差分法（Ｄ）ＦＴＤ对模拟器的场传播和场分布进行了计算，对亚纳秒模拟器工作区域的场分布进行了测量，并结果表明场的上升时间为８０ｐ左右，０ｓ且场的分布与数值模拟结果吻合得很好。

使用互动模拟软件进行波速实验的物理教学设计方案

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基于互动模拟软件的波速实
验效果评估与改进建议
效果评估方法选择及实施过程描述
评估方法选择
采用问卷调查、学生成绩分析和教师评价等多种方法，对使用互动模拟软件进行波速实验的教学效果进行综合评估。
实施过程描述
在实验前、实验中和实验后分别进行问卷调查，收集学生对实验过程和互动模拟软件使用情况的反馈；同时，对学生的实验报告和成绩进行分析，了解学生在实验中的表现和成绩变化；最后，结合教师评价，对互动模拟软件在波速实验教学中的应用效果进行全面评估。
针对存在问题的改进建议提
针对互动模拟软件使用不熟练的问题，建议在实验前增加软件操作培训环节，提高学生使用软件的熟练度。
针对互动模拟软件功能不足的问题，建议开发团队根据教师和学生反馈，对软件进行升级和改进，增加更多实用功能和教学资源。
针对实验结果不准确的问题，建议在实验中增加数据校验环节，确保实验数据的准确性和可靠性。
互动模拟软件功能及特点
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实时模拟
软件能够实时模拟波的传播过程，展示波的振动、传播及干
涉等现象。
参数调整
用户可调整实验参数，如波源频率、振幅等，观察不同参数
对波速的影响。
数据记录
软件可记录实验过程中的数据，如波速、波长等，便于学生
进行分析和总结。
交互性强
软件支持鼠标和键盘操作，用户可通过简单操作控制实验进
数据记录与分析方法
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数据分析方法
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对实验数据进行统计分析，计算波速的平均值、标准差等统
计量。
通过比较不同实验条件下的波速数据，分析波的频率、振幅、传播介质等因素对波速的影

实验九波形发生器仿真实验报告

南昌大学实验报告学生姓名：学号: 专业班级：实验类型：■验证□综合□设计□创新实验日期：2017.12.25实验成绩：实验九波形发生器一、实验目的1、学习用集成运放构成正弦波、方波和三角波发生器。

2、学习波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。

二、实验原理RC桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）：图2-1 RC桥式正弦波振荡器原理图RC串并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频电路，及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。

调节电位器，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。

利用两个反向并联二极管正向电阻的非线性特性来实现稳幅。

采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正负半周对称。

的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。

电路的振荡频率起振的幅值条件式中，为正向导通电阻。

调整反馈电阻（调节），使电路起振，且波形失真最小。

如果不能起振，则说明负反馈太强，应该适当加大。

如果波形失真严重，则应该适当减小。

方波发生器：图2-2 方波发生器原理图由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。

如图所示，滞回比较器及简单RC积分电路组成的方波三角波发生器。

特点是线路简单，但是三角波的线性度较差。

主要用于产生方波，或者对三角波要求不高的场合。

电路振荡频率式中方波输出幅值三角波输出幅值调节电位器（即改变），可以改变振荡频率，但三角波的幅值也会随之变化。

如果想要互不影响，则可以通过改变或者来实现振荡频率的调节。

三角波和方波发生器：图2-3 三角波和方波发生器原理图如果把滞回比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统，则比较器输出的方波经积分器积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。

由于采用运放组成的积分电路，因此可实现恒流充电，使三角波线性大大改善。

电路振荡频率方波幅值三角波幅值调节可以改变振荡频率，改变比值可以调节三角波的幅值。

系统级电磁脉冲模拟试验技术

系统级电磁脉冲模拟试验技术傅海军;张维刚;岳思橙;吴冰【期刊名称】《现代防御技术》【年(卷),期】2018(046)003【摘要】阐述了2种大型系统级电磁脉冲模拟试验系统设计和研制方法.2种电磁脉冲模拟试验系统采用不同的技术方案.有界波电磁脉冲模拟试验系统由平行板传输线、脉冲功率源和匹配负载等组成.试验表明,有界波模拟试验系统能产生垂直极化电场,电场波形上升沿平均值达2.7ns,电场波形半高宽平均值达25.6 ns.有界波电磁脉冲模拟试验系统工作空间8.4m×8.4m×8.4m,电场强度峰值大于50 kV/m.辐射波电磁脉冲模拟试验系统由辐射天线和脉冲功率源等组成.辐射波电磁脉冲模拟试验系统可生成水平极化电场,电场波形上升沿平均值小于10 ns,电场波形半高宽平均值约为30 ns.辐射波电磁脉冲模拟试验系统工作空间,距离天线水平距离20 m处电场强度峰值大于15 kV/m.【总页数】6页(P127-132)【作者】傅海军;张维刚;岳思橙;吴冰【作者单位】北京电子工程总体研究所,北京100854;北京电子工程总体研究所,北京100854;北京电子工程总体研究所,北京100854;北京电子工程总体研究所,北京100854【正文语种】中文【中图分类】O441.4;TN972+.4【相关文献】1.一种移动式强电磁脉冲干扰模拟试验系统的集成设计研究 [J], 赵晓凡;杜晓琳2.舰船系统级强电磁脉冲防护试验与关键技术 [J], 杨继坤;牛龙飞;李进;李一3.外大气层区域系统电磁脉冲模拟试验技术 [J], 周辉;程引会;钟玉芬4.电磁脉冲电缆耦合模拟试验技术与测试技术 [J], 罗学金;王自元;黎旭红;5.电磁脉冲电缆耦合模拟试验技术与测试技术 [J], 罗学金;王自元;黎旭红因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

对称平行板有界波模拟器结构

对称平行板有界波模拟器结构
对称平行板有界波模拟器是一种用于模拟电磁波在空间中传播和相互作用的装置。

它由两个平行的金属板组成，这两个金属板之间存在一定的距离，构成一个闭合的空间。

在对称平行板有界波模拟器中，通过在金属板上施加一定的电场或磁场激励，可以产生电磁波并在金属板之间传播。

波模拟器的结构可以根据具体需要进行设计，常见的结构包括：
1. 单层平行板结构：波模拟器中只有一层金属板，波在两个金属板之间传播并发生反射和折射。

2. 双层平行板结构：波模拟器中有两层金属板，分别称为上层和下层金属板。

该结构可以模拟光波在介质边界反射和透射的特性。

3. 带介质结构：在平行板之间填充介质，可以模拟电磁波在具有介质界面的情况下的传播和相互作用。

通过调节金属板之间的距离、施加的电场或磁场以及介质的性质，可以模拟不同频率、不同波长、不同极化方向的电磁波在空间中的传播和相互作用。

对称平行板有界波模拟器在电磁波研究、天线设计、雷达系统等领域有广泛的应用。

一种强电磁脉冲模拟器的仿真及验证研究

现代电子技术Modern Electronics TechniqueNov. 2023Vol. 46 No. 222023年11月15日第46卷第22期0 引言在当前电子信息科技飞速发展的时代，强电磁脉冲因其具备能量强度大、峰值强度高、作用范围极广、破坏力强大等特点，越来越受到国内外学者的广泛关注[1⁃6]。

为了进行电气电子产品、武器装备等抗电磁脉冲干扰能力的检验、考核和验收，美国率先在美军标MIL⁃STD⁃461E 中提出了辐射敏感度实验方法。

我国现有最新标准GJB 151B —2013中的RS105测试项也详细规定了电磁脉冲测试的方法和等级[7]。

国内近些年来在强电磁脉冲领域，特别是关于强电磁脉冲模拟器的课题有很多的研究成果。

康宁等人利用电磁仿真软件CST 仿真了锥形结构电磁脉冲模拟器试验装置中场的分布，通过仿真DOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2023.22.006引用格式：王鹏飞，刘恩博，李贤灵，等.一种强电磁脉冲模拟器的仿真及验证研究[J].现代电子技术，2023，46（22）：28⁃32.一种强电磁脉冲模拟器的仿真及验证研究王鹏飞，刘恩博，李贤灵，王海星，张宗兵，田清文（广州广电计量检测股份有限公司电磁兼容研究所，广东广州 510656）摘要：用于GJB 151B —2013中RS105测试项目的平面金属板有界波模拟器，其过渡段上下对称能保证产生快前沿脉冲，并使得测试系统所占空间相对较小；且该模拟器中的平行板段会使得有效测试空间相对较大。

为实现GJB 151B —2013中RS105项目测试虚拟化、便捷化，文中基于有限积分技术算法（FIT ）的电磁仿真软件CST ，通过仿真与实测相结合的方法，对平面金属板有界波模拟器的仿真进行研究，提出一种与该脉冲模拟器等比例的仿真模型，并对该模拟器仿真模型的电场分布特性进行分析。

结果表明，所提模型的仿真结果与实测结果非常接近，RS105试验设备测试空间中的电场分布基本均匀，沿传播方向电场逐渐减小，而且电场关于测试系统中心的轴线呈对称分布。

0m

第27卷第7期强激光与粒子束V o l.27,N o.7 2015年7月H I G H P OW E R L A S E R A N D P A R T I C L E B E AM S J u l.,201510m高分布式负载有界波电磁脉冲模拟器的模式分析*朱湘琴1,王建国1,2,袁科亮1,3,张国伟1,陈再高1(1.强脉冲辐射环境与效应国家重点实验室(西北核技术研究所),西安710024;2.西安交通大学电子与信息工程学院,西安710049;3.清华大学工程物理系,北京100084)摘要:利用时域奇异值分解(S V D)技术对并行时域有限差分(F D T D)方法计算得到的分布式负载平行板有界波电磁脉冲(E M P)模拟器内的场进行模式分析,给出有㊁无效应物时模拟器内场的3个主要模式(即T E M,TM1和TM2模)奇异值的变化及该奇异值随效应物的位置及高度的变化规律㊂研究结果表明:电磁波在模拟器中传播时,其主模T E M模的高频分量在衰减;效应物越靠近源时测试点场的3个主要模式所对应的奇异值变化越大;且当效应物的高度与所在位置处两极板距离之比小于等于60%时,效应物附近位置处场的T E M模对应的奇异值会出现两个极大值点,两点的水平间距与效应物的水平尺寸相当㊂关键词:分布式负载;平行板;有界波;并行F D T D; S V D中图分类号: T N011; O441.3文献标志码: A d o i:10.11884/H P L P B201527.075001核电磁脉冲效应实验的理想条件之一是入射到效应物上的电磁波为在自由空间中传播的T E M模式的平面(或球面)电磁波㊂很多实际的效应实验,如电子设备和分系统电磁脉冲(E M P)辐射敏感度的测试㊁屏蔽室电磁脉冲屏蔽效能的测试等,均在有界波电磁脉冲模拟器中进行㊂但该结构为效应实验提供的入射波并不仅仅是T E M模式的电磁波㊂有界波模拟器主要分为集总负载模拟器㊁分布式负载模拟器[1-8]及混合结构的模拟器这三种㊂其中集总负载和混合式结构的模拟器均存在前过渡段,该段的结构与分布式负载模拟器传输线结构一样,电磁波在该段中向前传播时随着两极板之间距离的增大,除T E M模式外,其他模式的波截止频率均会逐渐降低[9],从而导致其他模式波的出现和增强㊂因此,采用有界波模拟器做效应实验时,照射到模拟器内效应物上的电磁波除了包含T E M模式外,还包含其他高次模式㊂此外,模拟器的上㊁下极板与效应物之间的多重散射(该散射由效应物的尺寸和位置等决定)也会导致效应物并不是处于非常理想的自由空间环境㊂为了更好地进行效应研究,有必要对模拟器中的场进行模式分析㊂时域奇异值分解(S V D)技术已广泛应用于图像压缩㊁信号的滤波处理㊁聚变等离子器件及微带线的模式分析中㊂已有文献使用时域S V D技术对小型混合式平行板有界波E M P模拟器工作空间(两平行板之间)内有㊁无金属方块时的场进行了模式分析[10],且该金属块效应物尺寸及位置固定㊂目前,很少有文献使用时域S V D 技术对(大尺寸)分布式负载平行板有界波E M P模拟器内存在金属效应物时的场进行模式分析㊂本文以已建成的某高10m的大尺寸分布式负载平行板有界波电磁脉冲模拟器[7]为模型,先使用并行F D T D方法[8,11]计算出其辐射近场,并将计算结果与实验结果进行对比,说明辐射近场计算的准确性;然后使用时域奇异值分解技术,对该分布式负载有界波E M P模拟器的辐射近场进行模式分析,特别对有㊁无金属块效应物的情形作了对比,给出效应物的位置及高度对场模式分布的影响㊂1模拟器尺寸参数及计算参数分布式负载平行板有界波模拟器的结构如图1所示,模拟时其尺寸参数如下:传输线最大宽度w为20m,高度h为10m;传输线前端(即源处)宽a=0.08m,高b=0.04m;传输线在x方向的投影L1=59.76m;L0为效应物中心与源平面的水平距离㊂传输线下方所铺设铝网为梯形,与传输线在地面的投影一致,该铝网的最大宽度为20m;实际模拟时,将铝网等效为理想导体(P E C),如图1所示㊂*收稿日期:2014-12-17;修订日期:2015-04-02基金项目:国家自然科学基金重点项目(61231003)作者简介:朱湘琴(1978 ),女,博士,副研究员,主要从事电磁场微波技术研究;z h u x i a n g q i n@n i n t.a c.c n㊂075001-1075001-2F i g .1 C o n f i gu r a t i o no fT E Ma n t e n n aw i t ho n e l o a d 图1 分布式负载平行板有界波模拟器的结构示意图采用直接在模拟器源平面上加电场的方式[11]加源,并设该外加电场z 分量E z 随时间t 的变化为E z ()t =E 0e x p -α()t -e x p -β()[]t (1)根据文献[7]所给源的参数可确定式(1)中E 0=62.5k V /m ,α=3.43ˑ107s -1,β=1.5ˑ109s -1㊂该激励电场的上升沿t u 为1.2n s ,半高宽为23n s ㊂按最高频率f H =0.6/t u =500MH z 估算,可知高频分量所在的频率范围为450~500MH z ,且最高频率对应的波长λm i n =c 0/f H =0.6m ,c 0为真空中的光速㊂此时若取F D T D 网格尺寸δ=0.02m ,则一个波长约剖分为30个网格㊂时间步长d t ʈ3.3ˑ10-11s㊂2 时域奇异值分解技术本文在图1所示的模拟器中所取测试点的x 坐标相同,y 坐标均为0,z 从0开始,每隔0.4m 取一个测试点,从而得到一组测试点㊂设置输入矩阵A ,其表达式如下A =a 11 a 12 a 13 a 1m a 21 a 22 a 23 a 2m a 31 a 32 a 33 a 3m ︙ ︙ ︙ ︙a n 1 a n 2 a n 3 a éëêêêêêêêùûúúúúúúún m (2)式中:a n m 表示电场的某个分量,n 表示总时间步,m 表示位置㊂矩阵的每一列代表某个测试点场随时间步的变化,该值由并行F D T D 方法[8,11]计算得到㊂对图1所示的有界波模拟器进行模式分析时,m 为x 和y 坐标相同㊁z 坐标不同的某组测试点的位置标志㊂将矩阵A 进行S V D 分解,可得到A =U S V T (3)式中:U 和V 分别为n ˑm 及m ˑm 的矩阵,且U U T =V V T =I 为单位矩阵;S 为对角阵,其元素s i j =δi js i ,s i i ȡ0称之为奇异值,且s 1>s 2> >s m i n (m ,n )㊂经过S V D 分解后,U S 相当于特征值,而V 的横向分量为对应的特征向量;且u i k s k v jk 表示位置j ㊁第i 时间步模式k 对应的场值㊂对图1所示的分布式负载平行板有界波模拟器中的场进行模式分析的步骤如下:首先在y =0平面上选择若干组测试点,每组测试点x 坐标固定(即测试点与源的水平距离L 固定),且同一组测试点中z 方向位置间隔均匀;然后采用并行F D T D 方法计算所有测试点时域电场;最后对每组测试点的场进行S V D 奇异值分解㊂考虑到图1所示的分布式负载平行板有界波模拟器的辐射近场的E z 分量占主导地位,故对场分量进行S VD F i g .2 C o m p a r i s o no f c o m p u t e d r e s u l t sw i t he x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f e l e c t r i c a l f i e l dE z a t -45m ,0,1.()3m 图2 测试点-45m ,0,1.()3m m 处电场E z 时域波形实验值与理论值的比较模式分解时主要考虑T E M 模式及T M k 模式(k 为大于0的整数,由模拟器中所能传播的临界波矢量k x 及模拟器上下极板的间距h 0所决定,并满足k x ȡk π/h 0)㊂3 模拟分析3.1 近场计算结果验证取大地的相对介电常数εr =10.0㊁电导率σ=0.001S /m ,使用并行F D T D 方法进行模拟,得到的测试点(-45m ,0,1.3m )场z 分量随时间的变化如图2所示,作为比较,图中还给出了与文献[7]相同测试方法的测试结果㊂特别注意:考虑到文献[7]中天线末端吸收负载为单个电阻,而本文计算时末端为分布式负载,为保证比较的一致性,用来比较的测试点距离末端较远㊂由图可知,两强激光与粒子束075001-3者波形符合较好㊂说明模拟结果的准确性㊂故可采用模拟得到的辐射场进行模式分析㊂3.2模式分析F i g .3 C o m p a r i s o no f s i n g u l a r v a l u e s i wi t h d i f f e r e n t h o r i z o n t a l d i s t a n c e f r o ms o u r c e 图3 测试点与源水平距离不同时奇异值的比较设测试点与源的水平距离为L ,图3给出了模拟器中不同L 的测试点场所对应的奇异值s i ㊂由图3可知:i =1,2,3时,对应的奇异值比较大,因此根据这3个奇异值计算得到的T E M ,T M 1和T M 2模式的场为主要模式的场分量;测试点远离源时,其场的T E M 分量(i =1)主导地位减弱㊂设测试点与下底板之间的距离为H ,与源水平方向距离L =39.76m 的各测试点场E z 的3个主要模式TE M ,T M 1,T M 2对应的特征向量V 0,V 1及V 2随H 的变化关系如图4所示㊂在有界波模拟器中,除了上下金属板上点的切向电场为0外,所有E z 分量不为0,故可根据特征向量零值点的个数来辨别模式数㊂如图4(a )无零值点,故与T E M模对应;而图4(b )和图4(c)中特征向量分别出现了1个和2个零值点,因此这两个特征向量分别与T M 1和T M 2模对应㊂从图4(a )可以看出,对于T E M 模式的特征向量,其随高度的变化很小,其最大为0.24687,最小值为相差约为0.2373,两者之间的相对差约为3.8%㊂F i g .4 E i g e n v e c t o r s o fT E M ,T M 1a n dTM 2c h a n g i n g w i t hh e i gh t 图4 T E M ,T M 1和T M 2模的特征向量随高度的变化关系考虑到T E M 模的场分量为理想效应实验所需要的场,图5给出了1.6m 高处的若干测试点场E z 的T E M 模的时域及归一化频域响应㊂从时域图可以看出,测试点与源水平方向相距越远,其T E M 模的时域响应越晚且其峰值越小㊂在50~300MH z 的频域区域可以看出,对于相同的频率点,测试点距离源越远,其场的频域值越小,即测试点距离源越远时场高频分量减小㊂这是由于电磁波从源开始向模拟器末端传输的过程中,高频分量泄漏的缘故㊂此外,图5(a )还给出了测试点(-30m ,0,1.6m )处场其他两个主要模式T M 1和T M 2模分量的时域变化㊂从图中可知,该测试点场T M 1模的分量比T E M 模分量小得多,而场T M 2模分量更F i g .5 T E M m o d e o f e l e c t r i c a l f i e l d s (E z )a t s o m e p o i n t s i n t i m e -d o m a i na n d f r e q u e n c y d o m a i n 图5 若干测试点场E z 的TE M 模的时域响应及频谱分析朱湘琴等:10m 高分布式负载有界波电磁脉冲模拟器的模式分析075001-4 小㊂由此可知,场的T E M 模为其最主要的模式㊂选择边长为1.6m 高的金属块作为效应物,并分别将金属块置于模拟器中几个不同的位置,其中心与源的水平距离L 0分别为14.76,29.76,49.76m ㊂此时金属块的高度与其所在位置处两极板之间距离之比的最大值H r a t i o 分别约为67%,32%及19%㊂图6给出了该效应物存在时3个主要模式对应的奇异值s 0,s 1及s 2随x 的变化,作为比较,图中还给出了无效应物存在时的计算结果㊂F i g .6 L o n g i t u d i n a l v a r i a t i o no f s i n g u l a r v a l u e s o f d o m i n a n tm o d e sw i t hd i f f e r e n t l o c a t i o no f t e s t i n g o b je c t 图6 效应物位置不同时测试点场E z 主要模式的奇异值随x 变化的对比由图6中无效应物时的计算结果可知:(1)模拟器中y =0的测试点场的T E M 模式的奇异值最大,T M 1和TM 2模奇异值与其相差2个数量级,由此可知T E M 为该模拟器的主模;(2)在水平方向距离源4.76~54.76m 的区域内,测试点场的TM 1和T M 2模的奇异值随着与源水平距离L 的增加而增大㊂这是由于随着L 的增大,上下两板之间的距离增大,更多能量存在于T M 1和T M 2模中,从而导致s 1和s 2的值随着L 的增大而增大㊂当L 分别为4.76m 及54.76m 时,T M 1模的截止频率分别约为172.6MH z 和16.3MH z㊂根据激励源的频谱可知,当频率从172.6MH z 降至16.3MH z 时,能量变化很大,其中有一部分能量使得T M 1模增强㊂T M 2模也有类似的分析㊂此外,由图6(a )可知:(1)当效应物的中心分别距离源水平方向49.76,29.76,14.76m (H r a t i o 分别约为19%,32%,67%)放置时,效应物中心位置处场的T E M 模的奇异值分别为无效应物时的1.19,1.30,1.81倍,说明效应物距离源的水平距离越近(即H r a t i o 越大),T E M 模对应的场的奇异值变化越大㊂特别的,在距离源水平方向14.76m (H r a t i o 为67%)放置时,T E M 模的奇异值出现了严重的畸变;(2)当效应物的中心距离源水平方向29.76m (H r a t i o 约为32%)放置时,场T E M 模对应的奇异值出现了很明显的A 点和B 点,且它们之间的水平间距约为1.6m (此值与金属块的水平宽度一致)㊂这是由于效应物和空气的左右交界处出现了材质突变导致空间场的突变,从而出现了这两处场T E M 模奇异值的突变㊂此外,图6(a )中A 点比B 点的突变更明显㊂这是由于A 点处效应物的高度与所在两极板之间高度之比比B 点的大㊂同样的,当效应物的中心距离源水平方向49.76m (H r a t i o 约为19%)放置时,图6(a )中C 点和D 点也有类似的情况和分析㊂由此可知,效应物的高度与所处位置两极板之间高度之比对效应物附近测试点场的T E M 模分量具有直接的影响㊂此外,考虑到场的T E M 模为实验所需的主要模式,故在分布式负载有界波模拟器中做效应实验时,若效应物为非均匀高度的物体,则在实验中应该尽可能的将效应物比较高的一端置于B 点/D 点(即两板间距较大)处,将比较矮的一端置于A 点/C 点(即两板间间距较小)处,使得效应物得到均匀照射,从而获得较好的实验结果㊂与图6(a )中类似,在图6(b )及图6(c )中,当H r a t i o 为67%时,效应物附近处场的T M 1模和TM 2模所对应的奇异值均存在明显的畸变的现象㊂因此效应实验时,必须令H r a t i o 小于67%㊂这一结论与I E C 61000-4-32标准相符合㊂另一方面,与图6(a )相似,图6(b )中的A 点和B 点㊁C 点和D 点,图6(c )中的C 点和D 点之间水平间距也都约为1.6m ,并且都存在A 点比B 点㊁C 点比D 点变化明显的现象㊂因此,当H r a t i o 约为19%时,从场的T E M 模㊁T M 1模和T M 2模奇异值的空间分布均能看出效应物所对应的位置;而H r a t i o 约为32%时,从场的T E M 模和T M 1模奇异值能看出效应物对应的位置㊂由此可知,在上述3个主模式中,对效应物高度最敏感的是场的高次模式T M 2模,其次为T M 1模,最后是T E M 模㊂因此在效应分析时,为获得有效的分析结果,应尽可能的提取效应物表面场T E M 模对应的分量进行效应分析㊂图7给出了L 0=29.76m (即效应物H r a t i o 约为32%)时测试点场E z 所包含的TE M ,T M 1和T M 2模所对强激光与粒子束075001-5应的奇异值之比随L 的变化关系㊂作为比较,图中给出了没有效应物时的计算结果㊂由图7可知:(1)无效应物时,L 从4.76变化到54.76m 时,测试点距离源越远,测试点场的T M 1和T M 2模的奇异值与T E M 模的奇异值之比均越来越大,说明随着波向前传播,模拟器中的TM 1和T M 2模在逐渐增强,这点分析与前面的一致;(2)当存在效应物时,在效应物位置附近的两个比值均出现明显的变化㊂但由于T M 1模与T E M 模的奇异值之比最大不超过0.12,T M 2模与T E M 模的奇异值之比最大不超过0.06,故此时T E M 模仍然为场的主要模式㊂F i g .7 L o n g i t u d i n a l v a r i a t i o no f r a t i oo f s i n g u l a r v a l u e s o f d o m i n a n tm o d e s f o r E z图7 测试点场E z 主要模式的奇异值之比随与源水平距离的变化图8给出了L 0=29.76m 时处于效应物上表面中心位置处测试点场E z 的T E M 模分量的时域及归一化频域响应,作为比较,图中给出了无效应物的波形㊂从图8可以看出,无论是时域还是频域,测试点位于效应物附近时,其场的T E M 模的响应都发生了明显的变化㊂该变化是由于效应物的存在引起的,因为此时的场为无效应物时模拟器内的场和效应物的散(反)射场之和㊂F i g .8 T E M m o d e o f e l e c t r i c a l f i e l d s (E z )a t p o i n t (-30m ,0,1.6m )w i t h L 0=29.76m 图8 L 0=29.76m 时,(-30m ,0,1.6m )处E z 的T E M 模的时域及频域响应设金属效应物中心与源的水平距离L 0为29.76m ,效应物的长和宽为1.6m ,高度h 0分别为3.0,2.6,2.2m ,此时效应物高度与所在位置处两极板之间距离之比的最大值H r a t i o 分别约为60%,52%,44%㊂图9给出了效应物高度不同时主模T E M 模式对应的奇异值随x 的变化及其他两个主模的奇异值与T E M 模奇异值F i g .9 L o n g i t u d i n a l v a r i a t i o no f r a t i oo f s i n g u l a r v a l u e s o f d o m i n a n tm o d e s f o r E z a s t e s t i n g o b j e c t h e i g h t c h a n g e d 图9 效应物高度不同时T E M 模的奇异值及主要模式奇异值之比随x 的变化朱湘琴等:10m 高分布式负载有界波电磁脉冲模拟器的模式分析强激光与粒子束之比随x的变化㊂作为比较,图中还给出了无效应物存在时的计算结果㊂由图9(a)可知:与无效应物的情形相比,随着效应物的高度越高,在效应物附近的测试点场对应的T E M模的奇异值增大越明显,且效应物取上述3个高度时,均存在两个增强很明显的位置点,这两个位置之间的水平距离和金属块的水平宽度一致㊂从图9(b)和图9(c)可以看出,随着效应物高度的增加,在效应物附近的场的主要模式的奇异值之比发生比较大的变化,且效应物越高,比值越偏离无效应物的情形㊂由此可知,在模拟器的同一位置处,效应物的高度对模拟器内效应物附近场的3种主要模式分量均有很大的影响㊂与图6(a)的分析相结合,为了保证效应实验的有效性,效应物高度与所在位置两极板间距之比H r a t i o最好不要超过60%㊂4结论本文在并行F D T D方法计算时域场结果的基础上,采用S V D分解技术对10m高的分布式负载平行板有界波模拟器内的近场进行了模式分析,给出模拟器中场的3个主要模式的特征向量和奇异值随测试点位置的变化关系,说明效应物的高度与所处位置两极板之间高度之比对效应实验的有效性具有直接的影响㊂本文所述理论及规律分析对分布式负载平行板有界波电磁脉冲模拟器的效应实验设计具有一定的指导意义,本文所述方法可用于其他分布式负载平行板有界波电磁脉冲模拟器的模式分析中㊂参考文献:[1]国海广,范丽思,魏光辉,等.快沿电磁脉冲模拟器负载匹配仿真研究[J].微计算机信息,2009,25(1/3):217-218.(G u oH a i g u a n g,F a nL i s i,W e i G u a n g h u i,e t a l.S t u d y i n s i m u l a t i o n o fm a t c h o f l o a d s o f E M P s i m u l a t i o nw i t h f a s t r i s e-t i m e.M i c r o c o m p u t e r I n f o r m a t i o n,2009, 25(1/3):217-218)[2]国海广,魏光辉,范丽思,等.快沿电磁脉冲模拟器内部垂直极化场分布仿真研[J].强激光与粒子束,2009,21(3):403-406.(G u oH a i g u a n g,W e iG u a n g h u i,F a nL i s i,e t a l.S i m u l a t i o n s t u d y o nv e r t i c a l f i e l d d i s t r i b u t i o no f E M Ps i m u l a t o rw i t h f a s t r i s e t i m e.H i g hP o w e rL a s e r a n dP a r t i c l eB e a m s,2009,21(3):403-406)[3] K l a a s e J JA.A ne f f i c i e n tm e t h o d f o r t h e p e r f o r m a n c e a n a l y s i s o f b o u n d e d-w a v e n 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i a n g q i n,W a n g J i a n g u o,C h e nW e i q i n g,e t a l.M e t h o d o f f a s t e s t i m a t i n g r a d i a t i o n n e a r-f i e l d o f f l a t-p l a t e b o u n d e dw a v e e l e c t r o m a g n e t-i c p u l s e s i m u l a t o rw i t hv e r t i c a l p o l a r i z a t i o n.H i g hP o w e rL a s e r a n dP a r t i c l eB e a m s,2014,26:115005)[7]张国伟,王海洋,陈维青,等.60mˑ20mˑ10m长大尺寸T E M天线传输特性实验研究[J].强激光与粒子束,2015,27:063302.(Z h a n gG u o w e i,W a n g H a i y a n g,C h e n W e i q i n g,e t a l.E x p e r i m e n t a l s t u d y o n p r o p a g a t i o n p r o p e r t i e so f60mˑ20ˑ10m T E M a n t e n n a.H i g hP o w e rL a s e r a n dP a r t i c l eB e a m s,2015,27:063302)[8]朱湘琴,王建国,陈维青,等.分布式负载平行板有界波电磁脉冲模拟器的模拟分析,强激光与粒子束[J].强激光与粒子束,2014,26:035001.(Z h uX i a n g q i n,W a n g J i a n g u o,C h e n W e i q i n g,e t a l.S i m u l a t i o n f o r f l a t-p l a t eb o u n d e dw a v e e l e c t r o m a g n e t i c p u l s e s i m u l a t o rw i t hd i s t r i b u te d t e r m i n a t o r.H i g hP o w e rL a s e r a n dP a r t i c l eB e a m s,2014,26:035001)[9]张克潜,李德杰.微波与光电子学中的电磁场理论[M].北京:电子工业出版社,2001.(Z h a n g K e q i a n,L iD e j i e.E l e c t r o m a g n e t i c t h e o r yf o rm i c r o w a v e a n do p t o e l e c t r o n i c s.B e i j i n g:P u b l i s h i ng H o u s e o fE l e c t r o n i c s I n d u s t r y,2001)[10] A h m e dS,R a j uD,C h a t u r v e d i S,e t a l.M o d a l a n a l y s i s f o r a b o u n d e d-w a v eE M Ps i m u l a t o r-p a r t I:E f f e c t o f t e s t o b j e c t[J].I E E ET r a n so nE l e c t r o m a g n e t i cC o m p a t i b i l i t y,2005,47(1):171-82.[11]朱湘琴,王建国,陈维青,等.集总负载平行板有界波E M P模拟器的并行F D T D模拟[J].强激光与粒子束,2013,25(9):2334-2340.(Z h uX i a n g q i n,W a n g J i a n g u o,C h e nW e i q i n g,e t a l.P a r a l l e l i z e dF D T Ds i m u l a t i o n f o r f l a t-p l a t e b o u n d e dw a v e E M P s i m u l a t o rw i t h l u m p e d t e r m i n a t o r.H i g hP o w e rL a s e r a n dP a r t i c l eB e a m s,2013,25(9):2334-2340)075001-6朱湘琴等:10m高分布式负载有界波电磁脉冲模拟器的模式分析M o d e a n a l y s i s f o r10m e t e r-h i g hb o u n d e dw a v e e l e c t r o m a g n e t i cp u l s e s i m u l a t o rw i t hd i s t r i b u t e d t e r m i n a t o rZ h uX i a n g q i n1, W a n g J i a n g u o1,2, Y u a nK e l i a n g1,3, Z h a n g G u o w e i1, C h e nZ a i g a o1(1.S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f I n t e n s eP u l s e dR a d i a t i o nS i m u l a t i o na n dE f f e c t(N o r t h w e s t I n s t i t u t e o f N u c l e a rT e c h n o l o g y),X i a n710024,C h i n a;2.S c h o o l o f E l e c t r o n i c a n dI n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g,X i a n J i a o t o n g U n i v e r s i t y,X i a n710049,C h i n a;3.D e p a r t m e n t o f E n g i n e e r i n g P h y s i c s,T s i n g h u aU n i v e r s i t y,B e i j i n g100084,C h i n a)A b s t r a c t: T i m e-d o m a i n s i n g u l a r v a l u e d e c o m p o s i t i o n(S V D)t e c h n i q u e i s u s e d f o rm o d e a n a l y s i s o f t h e n e a r-f i e l d s o f10m e-t e r-h i g hb o u n d e dw a v e e l e c t r o m a g n e t i c p u l s e(E M P)s i m u l a t o rw i t hd i s t r i b u t e d t e r m i n a t o r,w h i c h a r e p r o v i d e db yp a r a l l e l i z e d f i-n i t e-d i f f e r e n c e t i m e-d o m a i n(F D T D)m e t h o d.T h e c h a n g e s o f s i n g u l a r v a l u e s o f3d o m i n a n tm o d e s(T E M,TM1a n dTM2m o d e)o f t h e f i e l d s i n t h e s i m u l a t o rw i t h/w i t h o u t a t e s t o b j e c t a r e g i v e n.A n d t h e c h a n g e s o f t h e s i n g u l a r v a l u e sw i t h t h e t e s t o b j e c t s p l a c e i n t h e s i m u l a t o r a n dt h eh e i g h to f t h e t e s to b j e c t a r e p r e s e n t e d.T h er e s u l t ss h o wt h a t t h eh i g h-f r e q u e n c y c o m p o n e n to fT E M m o d ed e c r e a s e s a s t h e e l e c t r o m a g n e t i cw a v e s p r o p a g a t e i n t h e s i m u l a t o r.T h e s i n g u l a r v a l u e s o f t h e3d o m i n a n tm o d e s v a r y m o r e g r e a t l y a s t h e t e s t o b j e c tm o v e s t o t h e s o u r c em o r e.T h e s i n g u l a r v a l u e s o fT E M m o d e o f t h e f i e l d s n e a r t h e t e s t o b j e c t h a v e t w o p o i n t sw i t h t h e e x t r e m e v a l u e s a n d t h e h o r i z o n t a l d i s t a n c e o f t h e t w o p o i n t s i s a l m o s t e q u a l t o t h e h o r i z o n t a l s i z e o f t h e t e s t o b j e c t, a s t h e r a t i oo f t h e o b j e c t sh e i g h t t o t h e d i s t a n c eb e t w e e n s i m u l a t o r s t w o p l a t e s i s l e s s t h a n60%.K e y w o r d s:d i s t r i b u t e d t e r m i n a t o r;p a r a l l e l p l a t e;b o u n d e dw a v e;p a r a l l e l i z e dF D T D; S V DP A C S:85.30.T v;02.90.+p;03.50.D e075001-7。

新的亚纳秒前沿有界波电磁脉冲模拟器

为１％，前后位置的不均匀性小于± ００５％。
图ｌ固定点探头实测的电场波形
图２游动探头实测的电场波形
在工作区域内分为４层共取１２１个点，实测了模拟器电场的空间分布及波形变化。实验中用两个电场
探头进行对比测量，以消除高压源放电不稳定性造成的场强变化的影响。图ｌ为固定点探头测量的连续两
形，布式负载也为锥形，作区域设置在锥形传输线中。为没有平直段，分工因像一个开放式的ＧＴＭ小室，Ｅ电磁脉冲的高频分量可以达到Ｇ。亚纳秒削沿模拟器是研究电子仪器孔缝耦合、特种装置电磁效应的较Ｈｚ
温实验；高能态则采用合并分波的连续统计方法，确保微观状态数的足够：离子的占据数采用玻尔兹曼分
布，引进温度效应，自动沟通低温高温；离子波函数作为环境因素再作用于势函数，结合周期边界条件，引进集体效应，实现自洽计算。计算离子贡献的核心方程是离子的径向薛定谔方程。为了能够较好地处理低温情况，采用严格的分波法处理主量子数低的能级，采用统计方法处理主量子数高能级。由于周围的离子各自在平衡位置附近运动，
为理想的模拟设备。锥角的设计满足试验区域对场的均匀性要求，本设计为ｔ０．。ｇ＝０５
主要技术指标：传输线特征阻抗为ｌ５Ｑ；场的上升时间为亚纳秒（＜ｌｓ；半高宽ｒ２５ｌｔ）ｒｎ＝５１；场强从１８５Ｖｍ连续可调，懈 ≥５Ｖ／￣０ｋ／０ｋｍ；试验区域１ｍｘｌ内电场轴向对称分布，两侧的不均匀性约ｌｍｘｍ

波导仿真实验报告

波导仿真实验报告引言波导是一种常用的传输介质，广泛应用于通信、微波设备和光通信领域。

了解波导的特性对于设计和优化通信系统至关重要。

本次实验旨在通过波导仿真软件进行波导传输特性的分析和研究，以进一步加深对波导的认识。

实验目的1. 了解波导传输的基本原理和特性；2. 掌握使用波导仿真软件进行波导传输特性仿真的方法；3. 分析和比较不同波导参数对传输特性的影响。

实验步骤1. 熟悉波导仿真软件在开始实验之前，首先需要熟悉波导仿真软件的操作方法和功能。

波导仿真软件能够模拟波导的传输特性，并通过可视化方式呈现结果。

通过仿真软件，可以快速进行实验和观察不同参数对传输特性的影响。

2. 创建波导模型在波导仿真软件中创建一个波导模型，包括选择合适的波导类型和参数，设置波导的尺寸和材料等。

根据实验目的，可以选择矩形波导、圆柱波导或光纤波导等不同类型的波导。

3. 添加边界条件和激励源为了进行波导传输的仿真，需要为波导模型设置适当的边界条件和激励源。

边界条件决定了波导的边界行为，可以选择自由边界、导电边界或绝缘边界等。

激励源用于产生波导中的信号，可以选择点源、面源或脉冲源等。

4. 运行仿真和结果分析设置好波导模型、边界条件和激励源后，运行仿真并观察仿真结果。

通过仿真软件提供的分析工具和图形界面，可以直观地观察传输过程中的电磁波行为、功率衰减和模式耦合等。

根据不同参数的设置，比较不同实验条件下的传输特性差异。

5. 总结和讨论根据实验结果，总结出波导传输的基本特性和影响因素，并进行讨论。

讨论包括波导损耗、模式耦合、带宽和衰减等方面。

与理论结果进行对比，分析波导仿真的准确性和可靠性。

实验结果在本次实验中，我们选择了矩形波导作为波导模型，并设置了适当的波导尺寸和材料。

通过改变波导的宽度和高度，我们观察到不同宽高比下的传输特性差异。

实验结果显示，波导宽度的增加导致传输损耗的增加，而波导高度的增加则导致传输带宽的增加。

结论通过本次实验，我们深入了解了波导的传输特性和相关参数对传输性能的影响。

有界波模拟器中线缆倾角对电磁耦合的影响

有界波模拟器中线缆倾角对电磁耦合的影响
梁英宗;刘芳;赵扬;赵东艳;陈燕宁;孟庆萌;常泽洲;齐宇
【期刊名称】《集成电路与嵌入式系统》
【年(卷),期】2024(24)4
【摘要】电力设备中的断路器、隔离开关等一次设备与二次控保设备距离越来越小,由于一次设备操作而引起的电磁场环境突变,降低了二次设备的可靠性。

例如变电站中的隔离开关在合闸和分闸时会产生瞬态强电磁脉冲,该脉冲所携带的部分能量与暴露在二次设备外部的线缆耦合,流入设备内部并对其中的电子元器件造成电磁干扰,严重时器件失效并导致设备工作异常。

为探明其电磁耦合机理,本文汇总整理了不同电压等级的变电站因开关操作所产生的瞬态电磁场,提取出电磁脉冲的特征波形,利用有界波模拟器在实验室环境下近似再现了特征波形,并对线缆在有界波模拟器中的摆放形态进行了全波仿真分析,揭示了线缆摆放角度对电磁耦合的影响,为电力芯片在复杂电磁场环境下开展可靠性检测提供了理论基础。

【总页数】6页(P17-22)
【作者】梁英宗;刘芳;赵扬;赵东艳;陈燕宁;孟庆萌;常泽洲;齐宇
【作者单位】北京智芯微电子科技有限公司国家电网公司重点实验室电力芯片设计分析实验室;北京智芯微电子科技有限公司北京市电力高可靠性集成电路设计工程技术研究中心;国网山西省电力公司电力科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TP872
【相关文献】
1.有界波模拟器中线缆耦合测量与仿真的对比验证
2.有界波电磁脉冲模拟器下短线缆效应的理论和实验研究
3.9.5m高水平极化有界波电磁脉冲模拟器内场分布特性的初步实验研究
4.有界波电磁脉冲模拟器参数对传播模式的影响
5.水平极化有界波电磁脉冲模拟器仿真与实验研究
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基于时域有限差分法的亚纳秒有界波模拟器数值模拟及分析

收稿日期：０８０－８２０－１；修回日期：０８３３０２０－－。００
・
３・４
维普资讯
第３４卷第７期
孙凤杰，：于时域有限差分法的亚纳秒有界波模拟器数值模拟及分析等基加防护的电子信息系统、对电力系统构成了严重的威胁。无论是美军标还是ＩＣ给出的ＥＨＭＰ波形 … ，Ｅ前沿越来越快、频分量所占的份额越高
来越高已逐渐成为一种趋势。在亚纳秒有界波模拟器的研制中，传输线的设计能否满足快前沿和工作空间的要求非常关键，文献用时域积分方程法数值模拟了场分布，常用的分析方法还有ＦＴ时域有限差ＤＤ（分）矩量法等，中尤以ＦＴ法、其ＤＤ法应用最为广泛【４引。用ＦＴＤＤ法对模拟器的场传播和场分布进行了数值模拟，并与实测的模拟器工作区域场分布进行
［（＋，１（＋，一Ｊ）ＪＪ１＋一 √ １）ｉ｝ｉ｝】
【＋，），）（－＋一Ｊ＋】 √ 后（后
（）１
＝０ｋ／５Ｖｍ。放电回路可以等效为电感、电容、电
阻组成的串联回路。脉冲前沿由回路电感与负载电阻Ｒ的比值即ｒ＝Ｊｌ／Ｒ决定，＝．ｒ，Ｊｔ２３ｌ故通常在
法分析有界波模拟器，先要把有界波模拟器进行网首格划分。用、）和位分别表示在， △，Ｙ和方向的
１亚纳秒级有界波模拟器

部分EWB仿真实验的过程和波形

交越失真
输入信号幅度增大，交越失真程度减轻
2. 甲乙类互补对称电路实验
555kkk124000%0%%
三、RC 正弦振荡实验
失真
RP 合偏适大
起振
稳幅
四、单电源小信号交流放大电路实验
测量电压放大倍数，观察波形测量上、下限频率
五、一阶有源低通滤波电路实验
22 nF
f =f =101kkHHzz
部分EWB仿真实验的主要波形
一、共发射极放大器电路实验二、互补对称功放电路实验
1. 乙类互补对称电路实验 2. 甲乙类互补对称电路实验三、RC 正弦振荡实验四、单电源小信号交流放大电路实验五、一阶有源低通滤波电路实验
一、共发射极放大器实验电路
输出波形失真
RE1 = 0 RE1= 20
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、互补对称功放电路实验 1. 乙类互补对称电路实验
对教材中电路的EWB仿真
在本光盘中不能直接进入EWB仿真，故请条件具备的使用者，自行进入EWB5C环境，从本光盘的文件夹“EWB/EWB实验”的仿真电路中，选择需要仿真的基础实验电路或实训电路，进行仿真练习。
若使用 Multisim2001，则需要将文件夹名和文件名均改为英文，否则不能打开文件。

不对称结构的分布式负载有界波电磁脉冲模拟器

维普资讯
第１８卷
第１０期
强激光与粒子束
ＨＨＩＧＰＯＷＥＲＡＳＬＥＲＡＮＤＡＲＩＰＦＣＬＥＢＥＡＭＳ
Ｖｏ．８Ｎｏ１１１，．０
Ｏｃ．，０６ｔ２０
对电子系统的主要干扰耦合通道之一，效应规律应加以重点研究。理论和实验研究表明，以在改型有界波其可
电磁脉冲模拟器下开展短线缆的效应规律研究且有界波模拟器较之辐射波模拟器具有电场分布均匀规范、引，测量和实验条件成熟等优点。为此，文设计、本建造了一台不对称结构、布式负载的有界波电磁脉冲模拟器，分并对其工作性能进行了测量。
（．清华大学电机工程与应用电子技术系，北京１０８￣２１００４．西北核技术研究所，西安７０２）１０４
摘
要：设计、建造了一台不对称结构、分布式负载有界波电磁脉冲（ＭＰ模拟器（Ｅ－Ｏ。模拟器Ｅ）ＭＤＳ６）
维普资讯
强激光与粒子束
第ｌ８卷
ｔｏＲＬｃ包括放电回路中的各元件、接件的ＮＮ，连ｇ电感，以通过短路实验求得；为模拟器特性阻抗可Ｒ
套不同的脉冲源，模拟器可模拟ＩＣ１０—— 、ｅｌ该Ｅ６００２９Ｂｌ实验室、９６年出版物等多种脉宽标准的Ｅ１７ＭＰ波形，场

静电放电电磁脉冲均匀辐射场模拟

静电放电电磁脉冲均匀辐射场模拟侯民胜;朱莹;秦海潮【摘要】为了研究静电放电电磁脉冲(ESD EMP)的特性,利用传统的静电放电电磁脉冲产生方法,通过静电放电模拟器在静电放电抗扰度试验平台上放电,产生了静电放电电磁脉冲,并测出了静电放电电磁脉冲的时域波形和频谱.在研究电磁脉冲模拟器的基础上,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ESDEMP.实验表明,用TEMP室、GTEM室等大型装置产生均匀静电放电电磁脉冲辐射场的方案是可行的.%In order to study the characteristic of electromagnetic pulse produced during electrostatic discharge (ESD EMP), the conventional method by ESD simulator in ESD immunity test platform is used to produce ESD EMP, and the waveformand frequency spectrum of ESD EMP are measured. Based on the study of EMP simulator, the ESD EMP with good uniformity,' repeatability, and linearity is produced firstly in GTEM Cell by integrating ESD simulator and GTEM cell. The experiments show that the method of producing ESD EMPin large equipments such as TEM cell and GTEM cell is feasible.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)013【总页数】4页(P183-185,188)【关键词】静电放电电磁脉冲；ESD模拟器；ESD抗扰度测试平台；GTEM室【作者】侯民胜;朱莹;秦海潮【作者单位】北京航空工程研究中心，北京 100076;北京航空工程研究中心，北京 100076;北京航空工程研究中心，北京 100076【正文语种】中文【中图分类】TN78-340 引言静电放电是一种常见的近场电磁危害源[1]。

产生信号波形的仿真实验报告心得

产生信号波形的仿真实验报告心得产生信号波形的仿真实验报告心得1一、实验目的通过几个电路分析中常用定理和两个典型的电路模块，对Multisim的主窗口、菜单栏、工具栏、元器件栏、仪器仪表和一些基本操作进行学习。

二、实验内容1.叠加定理：在任何由线性元件、线性受控源及独立源组成的线性电路中，每一支路的响应都可以看成是各个独立电源单独作用时，在该支路中产生响应的代数和;2.戴维南定理：一个含独立源、线性受控源、线性电阻的二端电路N，对其两个端子来说都可以等效为一个理想电压源串联内阻的模型。

其理想电压源的数值为有源二端电路N的两个端子间的开路电压uoc，串联的内阻为N内部所有独立源等于零，受控源保留时两端子间的等效电阻Req，常记为R0;3.互易定理：对一个仅含线性电阻的二端口，其中，一个端口夹激励源，一个端口做响应端口。

在只有一个激励源的情况下，当激励与响应互换位置时，同一激励所产生的响应相同;4.暂态响应：在正弦电路中，电量的频率、幅值、相位都处于稳定的数值，电路的这种状态称为稳定状态。

电路从一种稳态向另一种稳态转换的过程称为过渡过程，由于过渡过程一般都很短暂，因此也称为暂态过程，简称暂态;5.串联谐振：该电路是一个由电阻、电容和电感串联组成，当激励源的频率达到谐振频率时，输出信号的幅值达到最大。

产生信号波形的仿真实验报告心得2意见与建议我们所学的专业是与通信有关的，而通信中最重要的就是对信号的处理与对系统的设计，好的通信系统可以高效率地完成对信号的传输，通信中最主要的问题就是要能在尽可能短的时间内把信号尽可能不失真地传送到目的地，因此现代通信系统中大多数都是传送的数字信号，但这并不意味着我们就可以忽略模拟信号的作用，因为我们传送出去的以及对方收到的还有很多是模拟信号，比如话音信号。

本实验虽然帮助我们增加了对基本信号(正弦信号、方波信号、脉冲信号、衰减指数信号等)的认识，深入理解了信号在频域和时域中作用的联系和区别，直观的看到了滤波器对信号的滤波效果，但对于我们掌握信号与系统的概貌仍是不够的。

有界波强电磁脉冲模拟系统[发明专利]

专利名称：有界波强电磁脉冲模拟系统
专利类型：发明专利
发明人：方文啸,张航,刘欣,汪玉龙,邵伟恒,黄权,王磊申请号：CN202011190802.5
申请日：20201030
公开号：CN112540246A
公开日：
20210323
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本申请提供一种有界波强电磁脉冲模拟系统。

该系统包括高压脉冲组件和与高压脉冲组件连接的波导式天线，波导式天线的末端连接有负载；高压脉冲组件包括依次连接的直流高压模块、充电电阻、储能电容以及空气开关，储能电容的电容值可调，空气开关包括壳体，壳体内设置有放电间隙可变的第一电极和第二电极，并充入有压强可变的工作气体；直流高压模块用于输出直流高压，并通过充电电阻将直流高压压缩至储能电容中，储能电容用于触发空气开关击穿以形成对应的电压脉冲，电压脉冲经波导式天线传输至负载。

上述系统输出的强电磁脉冲幅值、前沿以及脉宽的变化幅度大、离散程度小，系统的稳定性也较高。

申请人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所((工业和信息化部电子第五研究所)(中国赛宝实验室))
地址：511300 广东省广州市增城区朱村街朱村大道西78号
国籍：CN
代理机构：广州华进联合专利商标代理有限公司
代理人：陈金普
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有界波模拟器内部电场分布仿真研究

有界波模拟器内部电场分布仿真研究
潘晓东;魏光辉;任新智
【期刊名称】《测试技术学报》
【年(卷),期】2007(021)005
【摘要】利用电磁仿真计算软件FEKO,对有界波模拟器内部空间电场分布进行了电磁仿真计算,在此基础上分析了谐波源频率对场分布的影响,以及上传输线采用金属线栅代替金属板的利弊关系.所得到的结论对开展各种效应试验以及电磁防护工作具有一定的参考意义.
【总页数】4页(P410-413)
【作者】潘晓东;魏光辉;任新智
【作者单位】军械工程学院,静电与电磁防护研究所,河北,石家庄,050003;军械工程学院,静电与电磁防护研究所,河北,石家庄,050003;军械工程学院,训练部教务处,河北,石家庄,050003
【正文语种】中文
【中图分类】TN011;O441.3
【相关文献】
1.10m高分布式负载有界波电磁脉冲模拟器的模式分析 [J], 朱湘琴;王建国;袁科亮;张国伟;陈再高
2.分布式负载平行板有界波电磁脉冲模拟器的模拟分析 [J], 朱湘琴;王建国;陈维青;陈再高;蔡利兵
3.不对称结构的分布式负载有界波电磁脉冲模拟器 [J], 谢彦召;相辉;聂鑫;王群书;
王赞基
4.分布式负载垂直极化有界波电磁脉冲模拟器外泄场的规律分析 [J], 谢霖燊; 吴伟; 朱湘琴
5.9.5m高水平极化有界波电磁脉冲模拟器内场分布特性的初步实验研究 [J], 吴伟;王海洋;吴刚;朱湘琴;肖晶;程乐
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０引言评估电子电气设备／系统电磁脉冲的敏感度，研究电磁
Ｈｅｆｅｉ２３００３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｉｍｐｕｌｓｅｗａｖｅｆｏｒｍｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｐｕｌｓｅ（ＥＭＰ）
ｓｉｍｕｌａｔｏｒ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆＥＭＰｓｉｍｕｌａｔｏｒａｎｄｉｔｓｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔａｒｅｆｏｕｎｄｅｄａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｗｉｔｈｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｂｏｕｎｄｅｄ—ｗａｖｅＥＭＰｓｉｍｕｌａｔｏｒａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ．ＴｒａｎｓｉｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｐｕｌｓｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｉＳｕｓｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｅｌｅｅｔｒｉｅｆｉｅｌｄｗａｖｅｆｏｒｍｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｒｅａ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｅａｔｅｓｔｈａｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｃｏｉｎｃｉｄｅｔｏｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．ＣｏｒｅｃｔｎｅｓｓａｎｄｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉＳｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｔｈａｔ：ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｒａｒｅｌｙａｆｆｅｃｔｏｎｉｍｐｕｌｓｅｗａｖｅｆｏｒｍｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ｂｕｔｇｒｏｕｎｄｃａｐａｃｉｔａｎｃｅａｆｆｅｃｔｇｒｅａｔｌｙ；Ｍａｔｃｈｉｎｇｏｆｔｅｒｍｉｎａｌｉｍｐｅｄａｎｃｅｗｉｔｈｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｉｍｐｅｄａｎｃｅｏｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｈａｖｅａｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｉｍｐｕｌｓｅｗａｖｅｆｏｒｎｌｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ．Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｍｅｔａｌｐｌａｔｅｏｎｓｉｄｅ，ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｉｍｐｕｌｓｅｗａｖｅｆｏｒｍｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｉｓｇｒｅａｔ．Ｔｈｅｌａｒｇｅｒｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｍｅｔａｌｐｌａｔｅｔｏｓｉｍｕｌａｔｏｒ，ｔｈｅｓｍａｌｌｅｒｉｎｆｌｕｅｎｃｅｉｓ；ｔｈｅｌａｒｇｅｒａｒｅａ，ｔｈｅｇｒｅａｔｅｒｉｎｆｌｕｅｎｃｅｉＳ．Ｏｎｂａｓｉｓｏｆｒｅｓｕｌｔｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｖｉｄｅｂａｓｉｓｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｂｏｕｎｄｅｄ—ｗａｖｅｓｉｍｕｌａｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｏｕｎｄｅｄ—ｗａｖｅｓｉｍｕｌａｔｏｒ；ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｆａｃｔｏｒ；ｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｉｍｐｅｄａｎｃｅ
（１．合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽合肥２３０００９；２．安徽省飞机雷电防护省级实验室，安徽合肥２３００３１；
３．强电磁环境防护技术航空科技重点实验室，安徽合肥２３００３１）
摘要：以传输线型有界波电磁脉冲模拟器为研究对象，分析脉冲波形畸变因素，分别对电磁脉冲模拟器及其等效电路进行了建模仿真分析，并使用瞬态电磁脉冲测量系统测试实验区域电场波形。实验与仿真结果表明：仿真结果与实验结果吻合较好，验证了仿真模型的正确性与有效性。分布电感对脉冲波形的畸变影响很小，而对地电容值Ｃ的变化对脉冲波形的畸变影响很大，传输线特征阻抗与终端阻抗匹配情况直接影响着脉冲波形的畸变，匹配越差，脉冲畸变越大。板距离模拟器越远影响越小，金属板面积越大影响越大。仿真分析的结果可以为有界波模拟系统的优化设计提供依据。关键词：有界波模拟器；畸变因素；瞬态电场；特征阻抗中图分类号：ＴＭ７４３文献标识码：Ａ文章编号：１０００－９７８７（２０１８）０２－００７６－０４
７６
传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
２０１８年第３７卷第２期
ＤＯＩ：１０．１３８７３／Ｊ．１０００－９７８７（２０１８）０２－００７６－０４
有界波模拟器波形仿真与实验研究
段泽民，郝凤柱，张松，，朱博，姚志成。
２．ＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＡｉｒｃｒａｆｔＬｉｇｈｔｎｉｎｇＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｈｅｆｅｉ２３００３１，Ｃｈｉｎａ；３．ＡｖｉａｔｉｏｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＨｉｇｈＩｎｔｅｎｓｉｔｙＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，
Ｗａｖｅｆｏｒｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆ
ｂｏｕｎｄｅｄ．ｗａｖｅｓｉｍｕｌａｔｏｒ
ＤＵＡＮＺｅ．ｍｉｎ，，ＨＡＯＦｅｎｇ－ｚｈｕ．ＺＨＡＮＧＳｏｎｇ，．ＺＨＵＢｏ。ＹＡＯＺｈｉ．ｃｈｅｎｇ。（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ；