[发明专利]有界波强电磁脉冲模拟系统

说明书

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。

技术领域

本发明涉及电磁场技术领域，特别是涉及一种有界波强电磁脉冲模拟系统。

背景技术

高空核电磁脉冲(HEMP)效应试验是将受试对象置于HEMP环境下，研究其效应规律，并评价其在HEMP环境下的作战效能与生存能力的一种试验，通常在人为模拟的辐射环境下进行。目前，国内常见的HEMP模拟器有辐射波模拟器和有界波模拟器，由高压脉冲源、传输线和终端负载等几部分组成。有界波模拟器(又称导波式电磁脉冲模拟器)采用了平行板传输线作为其天线，电磁波沿着平行板传输线传播，以TEM模为主。在电磁波的传播过程中，平行板传输线结构形成了波导的边界，故称为有界波模拟器。有界波模拟器经常用于对电子器件进行模拟HEMP环境的失效测试。有界波模拟器按大小又分大型、中型、小型有界波模拟器。其适用对象不同，大至飞机、坦克，小至纳米芯片。小型有界波模拟器主要用于对一些小型的电子产品进行HEMP强电磁环境可靠性测试。随着当前信息系统与器件的复杂化，研制单位希望更深入了解器件在强电磁脉冲下的失效模式，从而可以进一步对器件进行加固。

然而，传统的电磁脉冲模拟器大多都是输出一种固定的电磁脉冲，虽然有少部分可以调节输出电压，但幅度变化小、离散程度大、稳定性欠佳，因此仍要花费较多时间进行失效测试，测试精度也较难保证。

发明内容

基于此，有必要针对传统的电磁脉冲模拟器输出的电磁脉冲幅度变化小、离散程度大、稳定性欠佳的问题，提供一种改进的有界波强电磁脉冲模拟系统。

一种有界波强电磁脉冲模拟系统，包括高压脉冲组件和与所述高压脉冲组件连接的波导式天线，所述波导式天线的末端连接有负载；

所述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，所述储能电容的电容值可调，所述空气开关包括壳体，所述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；

所述直流高压模块用于输出直流高压，并通过所述充电电阻将所述直流高压压缩至所述储能电容中，所述储能电容用于触发所述空气开关击穿以形成对应的电压脉冲，所述电压脉冲经所述波导式天线传输至所述负载。

上述有界波强电磁脉冲模拟系统，通过调节空气开关的放电间隙和气体压强，可实现输出的电压脉冲的幅值和前沿的变化，并通过调整储能电容的电容值可实现输出的电压脉冲的脉宽的变化，且上述变化的幅度大、离散程度小，系统的稳定性也高，从而可以在使用一台电磁模拟器的情况下即找到被测样品的失效敏感点，大大减少了测试时间，一定程度上也能提高测试精度。

在其中一个实施例中，所述壳体包括相对设置的第一侧和第二侧，所述第一侧靠近所述储能电容；所述第一电极通过滑动杆与所述第一侧连接，所述滑动杆用于在外力作用下带动所述第一电极沿自身轴线往复移动，所述第二电极与所述第二侧固定连接。

在其中一个实施例中，还包括充气组件，所述充气组件包括：气罐，用于储存所述工作气体；进气阀，设于所述壳体；以及示压稳压装置，连接在所述气罐和所述进气阀之间，用于向所述进气阀充气，并且当所述壳体内的工作气体压强达到设定气压值时，停止向所述进气阀充气。

在其中一个实施例中，所述工作气体的压强变化范围为0.5个大气压～6个大气压，所述放电间隙的变化范围为0～20mm。