纳秒脉冲及阻尼正弦瞬变信号发生器的研制与改进

摘要

随着电子技术的发展，武器系统越来越普遍地应用半导体器件和集成电路，核电磁脉冲对现代兵器有着不可低估的破坏作用。为了进行电磁脉冲环境模拟试验，有必要研制符合MIL-STD-461E标准的高压脉冲发生器，纳秒方波脉冲和阻尼正弦瞬变信号就是标准中两种典型的核电磁脉冲波形。本文以高压脉冲发生器为研究对象，叙述了两种脉冲的形成原理与设计，及附件电流注入探头的研制。 传输线是由两根靠近的导体(同轴的或平行的)组成，常被用来延迟脉冲和形成脉冲。本文详细讨论了几种传输线电路模型在复频域内的波形变换，并运用拉普拉斯反变换的Crump数值算法进行求解。已充电的开路传输线通过理想匹配负载放电时，可以产生方波脉冲，而实际负载的分布参数对所形成波形的形状有很大的影响。利用储能传输线和延迟传输线的双线方法形成脉冲，当输出端接有匹配负载时，在负载上可形成上升沿和下降沿均为纳秒级、脉宽为二倍的储能传输线延迟时间、幅值为充电电压的一半的方波脉冲；当输出端接有电流注入探头时，则脉冲延迟传输线长度大于储能传输线长度时，能在受试导线上产生较为理想的瞬态脉冲，而延迟传输线长度较短时，多次反射将对脉冲产生不利的影响本文通过对阻尼正弦瞬变信号频谱分析，运用电容对互感电路放电的形式，可在受试导线上产生阻尼正弦瞬变信号。在频率较高的频点上，必须考虑驱动电缆的传输线效应。 电流注入探头主要用于对分立的馈线或单元之间整体电缆束注入射频电流。电流注入探头的简单模型是探头钳住受试导线(次级线圈)，与探头的磁芯和初级线圈构成一个射频电流互感器。本文阐述了探头的设计与制造，并提出了电流注入探头的传输线电路模型。 高压脉冲源包括：直流高压、脉冲形成和控制触发电路三部分。运用传输线放电原理及互感电路原理设计制造了脉冲形成电路：基于“555时基集成电路”及可控硅等电路完成控制触发电路。 最后，对全文总结并对课题提出了展望。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2课题研究内容

第二章传输线变换波形分析

2.1传输线上的行波及其终端反射

2.1.1传输线上的行波

2.1.2终端反射

2.2传输线方程在非稳定状态下的解

2.3传输线作为电路元件

2.4传输线中脉冲过程的分析

2.4.1匹配线

2.4.2开路线

2.4.3短路线

2.5 Crump数值算法

2.6分布参数对开路传输线放电影响

2.7纳秒方波脉冲形成分析

第三章阻尼正弦瞬变信号分析

3.1信号频谱分析

3.1串联谐振电路原理

3.2电容对互感电路放电分析

第四章电流注入探头分析与设计

4.1电流注入探头的基本特性

4.1.1传输阻抗

4.1.2插入损耗

4.1.3插入阻抗

4.1.4磁芯饱和与调制特性

4.2电路模型

4.2.1集中参元电路模型

4.2.2传输线模型

4.3电流注入探头设计

4.3.1磁芯

4.3.2结构

4.3.3仿真计算与实验研究

4.4制作及测试

第五章脉冲源的设计及测试分析

5.1高压脉冲的组成

5.2直流高压电源

5.3脉冲的形成

5.3.1开关

5.3.2纳秒方波脉冲

5.3.3阻尼正弦瞬变脉冲

5.4控制电路

5.4.1整形电路

5.4.2自激调频电路

5.4.4调相电路

5.4.5分频电路

5.4.6驱动电路

第6章结论与建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录