高功率电磁脉冲辐射技术研究

论文摘要

高功率电磁脉冲技术在近几年发展迅速,相比于一般信号,由于电磁脉冲信号具有更宽的频谱范围,高功率电磁脉冲武器会对敌方通信、探测、指挥、控制系统等很宽频带内的各种电子设备实现毁灭性的打击,因此备受各国军方重视。电磁脉冲辐射技术是高功率电磁脉冲技术的重要部分,将发生器产生的电磁脉冲能量辐射出去也是现在热点科研课题。本文主要研究电磁脉冲技术的辐射部分,将电磁脉冲辐射技术分为脉冲天线的研制和宽带匹配网络的设计两部分内容,重点给出了高功率电磁脉冲天线的研究方法和设计过程,并对电磁脉冲辐射宽带匹配网络的设计进行了研究。首先,对电磁脉冲辐射天线进行研究,分别讨论了几种常见的脉冲天线:加载振子天线,TEM喇叭天线和反射面脉冲辐射天线,分析上述天线的辐射特性、制作方式以及应用上的优缺点,重点分析了双锥天线在电磁脉冲辐射方面的特点,并选定改进型的同轴双锥天线作为天线最终的设计型式。其次,对双锥天线进行了深入的研究,提出能量辐射效率的具体计算方法;对双锥天线的辐射理论进行了叙述,之后使用数值仿真软件研究双锥天线辐射特性,具体仿真了双锥天线的锥角和锥长对天线反射损耗和方向图的影响,得出同轴双锥天线是高功率电磁脉冲辐射天线的理想天线型式的结论,并提出改进型的同轴双锥天线,具有更好的辐射性能,然后利用之前的仿真结果设计了一个同轴双锥天线,反射损耗带宽和增益等特性达到原定的要求。接着本文对电磁脉冲辐射技术的另一方面:宽带匹配网络的设计进行了研究,选定传输线变压器作为天线和脉冲发生源之间的阻抗变换及平衡不平衡转换器件,并对传输线变压器的设计方式进行了简要的介绍。最后,根据设计结果实际制作了一个缩比的同轴双锥天线,在微波暗室中对天线的反射损耗,增益和方向图进行了测量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本论文研究的主要内容
• 1.3.1 电磁脉冲辐射天线研究
• 1.3.2 宽带匹配网络研究
• 1.3.3 线天线的电磁脉冲辐射能力研究
• 第2章 电磁脉冲天线研究
• 2.1 天线电性能
• 2.1.1 天线带宽
• 2.1.2 天线方向性
• 2.1.3 天线效率
• 2.1.4 天线驻波系数
• 2.2 电磁脉冲天线
• 2.2.1 加载振子天线
• 2.2.2 TEM喇叭天线
• 2.2.3 反射面脉冲辐射天线（IRA）
• 2.3 双锥天线
• 2.4 本章小结
• 第3章 双锥天线研究
• 3.1 双锥天线的辐射
• 3.1.1 对称双锥天线的辐射
• 3.1.2 非对称双锥天线的辐射
• 3.2 微波仿真软件简介
• 3.3 对称双锥天线仿真研究
• 3.4 非对称双锥天线的仿真研究
• 3.4.1 锥角不同，长度相同时的非对称双锥天线
• 3.4.2 两锥角相同，锥长不同的非对称双锥天线
• 3.4.3 双锥总长度相同，非对称双锥与对称双锥的对比
• 3.4.4 同轴双锥天线
• 3.5 本章小结
• 第4章 高功率电磁脉冲辐射天线设计
• 4.1 同轴双锥型天线设计
• 4.1.1 设计指标
• 4.1.2 脉冲辐射天线设计
• 4.2 线天线对电磁脉冲的辐射能力
• 4.2.1 对阵振子天线性能与输入阻抗之间的关系
• 4.2.2 对称振子天线长度变化对天线辐射特性的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 宽带匹配网络
• 5.1 传输线变压器简介
• 5.2 传输线变压器的理论分析
• 5.3 传输线变压器的设计
• 5.3.1 磁环的选择
• 5.3.2 变压器传输线长度计算
• 5.3.3 绕组的匝数计算
• 5.4 本章小结
• 第6章 实物制作与测量
• 6.1 缩比的同轴双锥制作
• 6.2 天线测试
• 6.2.1 测试环境和测试仪器
• 6.2.2 天线测试结果
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢