一种双边驱动高空电磁脉冲模拟装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双边驱动高空电磁脉冲模拟装置及方法，以解决双边脉冲源驱动大型辐射天线技术中两台驱动源难以同步运行的问题。具体包括主回路单元和触发回路单元；主回路单元包括正极性Marx发生器和依次连接在其输出端的正极性中储电容、正极性中储开关、正极性峰化电容，以及负极性Marx发生器和依次连接在其输出端的负极性中储电容、负极性中储开关、负极性峰化电容，还包括输出开关和辐射天线；触发回路单元包括总触发器、正极性触发器、负极性触发器、第一分压机构、第二分压机构、信号比较分析电路板及激光器。本发明专利技术中正负极性中储开关工作在外触发模式，使得输出开关上承受电压波形在正极性Marx发生器和负极性Marx发生器工作不同步时变化较小。生器工作不同步时变化较小。生器工作不同步时变化较小。

【技术实现步骤摘要】
一种双边驱动高空电磁脉冲模拟装置及方法


[0001]本专利技术涉及高空电磁脉冲模拟装置，具体涉及一种双边驱动高空电磁脉冲模拟装置及方法。

技术介绍

[0002]高空电磁脉冲模拟装置是检验电子系统强电磁脉冲防护能力以及开展强电磁脉冲试验不可或缺的设备。对于大型的试验对象，为了提高模拟装置辐射场幅值或者试验空间的范围，并且满足辐射场波形快前沿的要求，模拟装置一般采用两级脉冲压缩的技术路线，逐级降低脉冲电压的持续时间，使脉冲压缩器件可以在确保绝缘性能的前提下具有更为紧凑的结构，以提升脉冲压缩效果。一般地，模拟装置试验空间越大、均匀性越高，试验空间中辐射场的幅值就越低。基于两级脉冲压缩技术路线的模拟装置其工作电压受限于脉冲功率器件的性能水平，目前单台模拟装置其工作电压能够达到3
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4MV，其产生威胁级试验空间，无法满足更大尺度对象的试验需求，需要发展新的技术路线或方法，如双边脉冲源驱动大型辐射天线技术。
[0003]双边驱动方案可以提升模拟装置试验空间辐射场幅值，两台工作电压极性相反的驱动源同时建立，向模拟装置辐射天线馈入极性相反的快前沿脉冲电压，可以实现试验空间辐射场幅值的倍增。倍增效果与两台驱动源的同步特性紧密相关，两台驱动源的同步性能越好，其产生的辐射场幅值越高，波形参数偏离标准越少。对于单边驱动两级脉冲压缩技术路线的模拟装置，其驱动源第一级脉冲压缩段的开关一般工作在自击穿状态，此时如果直接升级为双边驱动，则两台驱动源的同步性能主要取决于初级脉冲源的同步特性。而驱动源一般采用Marx发生器作为初级脉冲源以产生数MV的输出电压，所以正负极性的两台Marx发生器同步性能决定了双边驱动源的同步效果。然而，这种工作模式的双边驱动高空电磁脉冲模拟装置对正负极性的Marx发生器的同步特性要求极高，如果要求试验空间辐射场的幅值和波形参数均严格满足标准要求，两种极性的Marx发生器建立时间差需要在20
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30ns以内，否则辐射场波形参数会严重偏离标准要求。因此，对于双边驱动高空电磁脉冲模拟装置，其关键核心问题在于如何让两台驱动源同步运行，以产生符合标准要求的高幅值、大范围辐射空间。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种双边驱动高空电磁脉冲模拟装置及方法，以解决现有的双边脉冲源驱动大型辐射天线技术中两台驱动源难以同步运行，导致产生的辐射场幅值低且波形参数偏离标准要求的技术问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种双边驱动高空电磁脉冲模拟装置，其特殊之处在于：包括主回路单元和触发回路单元；
[0006]所述主回路单元包括正极性Marx发生器和依次连接在正极性Marx发生器输出端的正极性中储电容、正极性中储开关、正极性峰化电容，以及负极性Marx发生器和依次连接
在负极性Marx发生器输出端的负极性中储电容、负极性中储开关、负极性峰化电容，还包括输出开关和辐射天线；所述正极性峰化电容和负极性峰化电容通过输出开关与辐射天线连接；
[0007]所述触发回路单元包括总触发器、正极性触发器、负极性触发器、第一分压机构、第二分压机构、信号比较分析电路板以及激光器；所述总触发器分别与正极性触发器、负极性触发器以及激光器的预燃信号输入端连接；所述第一分压机构的输入端与所述正极性中储电容连接，第一分压机构的输出端与信号比较分析电路板的一个输入端连接，所述第一分压机构用于将正极性Marx发生器输出的高压信号转换为信号比较分析电路板可以直接处理的低压信号；所述第二分压机构的输入端与所述负极性中储电容连接，第二分压机构的输出端与信号比较分析电路板的另一个输入端连接，所述第二分压机构用于将负极性Marx发生器输出的高压信号转换为信号比较分析电路板可以直接处理的低压信号；所述信号比较分析电路板的输出端与激光器的触发信号输入端连接；所述激光器的输出端分别与所述正极性中储开关和负极性中储开关的触发电极光路连通，用于接收比较分析电路板输出的激光触发信号，并发出激光束同时触发正极性中储开关和负极性中储开关导通。
[0008]进一步地，所述正极性Marx发生器和负极性Marx发生器中分别串有调节电感，所述调节电感用于使所述正极性Marx发生器输出电压的前沿时间大于所述激光器触发时延、正极性中储开关导通时延以及激光器与正极性中储开关间的光路传输时延之和，以及使得所述负极性Marx发生器输出电压的前沿时间大于所述激光器触发时延、负极性中储开关导通时延以及激光器与负极性中储开关间的光路传输时延之和。
[0009]进一步地，所述正极性峰化电容和正极性中储电容的容值比与正极性峰化电容的耐压特性适配；
[0010]所述负极性峰化电容和负极性中储电容的容值比与负极性峰化电容的耐压特性适配。
[0011]进一步地，所述正极性中储开关和负极性中储开关均采用多级激光触发开关；
[0012]所述激光器为亚纳秒紫外调Q激光器。
[0013]进一步地，所述第一分压机构和第二分压机构分别采用电容分压器和/或电阻分压器。
[0014]本专利技术还提供了一种双边驱动高空电磁脉冲模拟方法，基于上述的双边驱动高空电磁脉冲模拟装置，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0015]步骤1、总触发器启动，总触发器向激光器发送预燃信号，并分别向正极性触发器和负极性触发器发送前级触发电压；
[0016]步骤2、正极性触发器和负极性触发器分别接收前级触发电压，并分别向正极性Marx发生器和负极性Marx发生器输出正极性Marx触发电压和负极性Marx触发电压；
[0017]步骤3、正极性Marx发生器接收正极性Marx触发电压并向正极性中储电容发送前沿数百纳秒的正极性脉冲；负极性Marx发生器接收负极性Marx触发电压并向负极性中储电容发送前沿数百纳秒的负极性脉冲；
[0018]步骤4、正极性中储电容接收正极性脉冲并向第一分压机构发送正极性中储电容电压，同时负极性中储电容接收负极性脉冲并向第二分压机构发送负极性中储电容电压；
[0019]步骤5、第一分压机构接收正极性中储电容电压并将其处理后发送至信号分析电
路板；同时第二分压机构接收负极性中储电容电压并将其处理后发送至信号分析电路板；
[0020]步骤6、信号分析电路板检测到被处理后的正极性中储电容电压和/或负极性中储电容电压，则向激光器发送激光触发信号；
[0021]步骤7、激光器接收激光触发信号并同时发送激光束至正极性中储开关和负极性中储开关；
[0022]步骤8、正极性中储开关和负极性中储开关接收激光束并同时导通，正极性峰化电容与负极性峰化电容开始承受各自的电压；
[0023]步骤9、输出开关导通，辐射天线产生高空电磁脉冲。
[0024]进一步地，在步骤1中，总触发器启动之前还包括：
[0025]在所述正极性Marx发生器中串入调节电感用以调节，使得所述正极性Marx发生器输出电压的前沿时间大于所述激光器触发时延、正极性中储开关导通时延以及激光器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双边驱动高空电磁脉冲模拟装置，其特征在于：包括主回路单元(1)和触发回路单元(2)；所述主回路单元(1)包括正极性Marx发生器(11)和依次连接在正极性Marx发生器(11)输出端的正极性中储电容(12)、正极性中储开关(13)、正极性峰化电容(14)，以及负极性Marx发生器(15)和依次连接在负极性Marx发生器(15)输出端的负极性中储电容(16)、负极性中储开关(17)、负极性峰化电容(18)，还包括输出开关(19)和辐射天线(20)；所述正极性峰化电容(14)和负极性峰化电容(18)通过输出开关(19)与辐射天线(20)连接；所述触发回路单元(2)包括总触发器(21)、正极性触发器(22)、负极性触发器(23)、第一分压机构(24)、第二分压机构(25)、信号比较分析电路板(26)以及激光器(27)；所述总触发器(21)分别与正极性触发器(22)、负极性触发器(23)以及激光器(27)的预燃信号输入端连接；所述第一分压机构(24)的输入端与所述正极性中储电容(12)连接，第一分压机构(24)的输出端与信号比较分析电路板(26)的一个输入端连接，所述第一分压机构(24)用于将正极性Marx发生器(11)输出的高压信号转换为信号比较分析电路板(26)可以直接处理的低压信号；所述第二分压机构(25)的输入端与所述负极性中储电容(16)连接，第二分压机构(25)的输出端与信号比较分析电路板(26)的另一输入端连接，所述第二分压机构(25)用于将负极性Marx发生器(15)输出的高压信号转换为信号比较分析电路板(26)可以直接处理的低压信号；所述信号比较分析电路板(26)的输出端与激光器(27)的触发信号输入端连接；所述激光器(27)的输出端分别与所述正极性中储开关(13)和负极性中储开关(17)的触发电极光路连通，用于接收比较分析电路板(26)输出的激光触发信号，并发出激光束同时触发正极性中储开关(13)和负极性中储开关(17)导通。2.根据权利要求1所述的双边驱动高空电磁脉冲模拟装置，其特征在于：所述正极性Marx发生器(11)和负极性Marx发生器(15)中分别串有调节电感，所述调节电感用于使所述正极性Marx发生器(11)输出电压的前沿时间大于所述激光器(27)触发时延、正极性中储开关(13)导通时延以及激光器(27)与正极性中储开关(13)间的光路传输时延之和，以及使得所述负极性Marx发生器(15)输出电压的前沿时间大于所述激光器(27)触发时延、负极性中储开关(17)导通时延以及激光器(27)与负极性中储开关(17)间的光路传输时延之和。3.根据权利要求1或2所述的双边驱动高空电磁脉冲模拟装置，其特征在于：所述正极性峰化电容(14)和正极性中储电容(12)的容值比与正极性峰化电容(14)的耐压特性适配；所述负极性峰化电容(18)和负极性中储电容(16)的容值比与负极性峰化电容(18)的耐压特性适配。4.根据权利要求3所述的双边驱动高空电磁脉冲模拟装置，其特征在于：所述正极性中储开关(13)和负极性中储开关(17)均采用多级激光触发开关；所述激光器(27)为亚纳秒紫外调Q激光器。5.根据权利要求4所述的双边驱动高空电磁脉冲模拟装置，其特征在于：所述第一分压机构(24)和第二分压机构(25)分别采用电容分压器和/或电阻分压器。6.一种双边驱动高空电磁脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，吴伟，吴刚，贾伟，陈伟，谢霖燊，郭帆，王海洋，孙楚昱，肖晶，程乐，王艺，梅锴盛，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
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