有界空间中超大功率超宽带电磁脉冲的传播特性研究

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1、上海交通大学工学硕士学位论文摘要上海交通大学硕士学位论文有界空间中超大功率超宽带电磁脉冲的传播特性研究摘要随着电子、电气设备系统微电子化，使电子系统对电磁脉冲的敏感性和易损性日趋严重，尤其是随着超大功率超宽带电磁脉冲武器以及电磁脉冲弹等新概念电子战武器的出现，各国争相开展研究电磁干扰及电磁防护技术。其中，作为一种主要打击武器，超大功率超宽带电磁脉冲的重要性不言而喻。但是，在传播过程中，由于大地、海面等阻抗平面带来的损耗，极大的削弱了电磁脉冲的威力。因此，研究超大功率超宽带电磁脉冲在阻抗表面的传播特性，对于电磁电磁干扰

2、及电磁防护具有及其重要的实用价值。本文首先从介绍当前普遍研究的超大功率超宽带电磁脉冲波形开始，详细阐述了各种超大功率超宽带电磁脉冲的表述形式及业内公认的各种标准，给出了一些典型的超大功率超宽带脉冲的表达公式。其次，详细研究了阻抗平面偶极子辐射的基本模型。众所周知，阻抗平面（如地面、海面、森林等）的电磁参数不仅是高损耗的，而且具有色散特性。这使得研究超大功率超宽带脉冲的传播问题变得非常复杂。通过研究阻抗平面偶极子辐射模型，阻抗平面的等效阻抗中包含了介电第I页上海交通大学工学硕士学位论文摘要常数、阻抗平面电导率和脉冲频率

3、等信息，这样就充分考虑到了实际传播平面的特性，更加细致的模拟传播问题。再次，给出了超大功率超宽带脉冲在阻抗平面传播的数值计算。由于阻抗平面电偶极子辐射模型都是针对单一频率点进行计算的，而对于超大功率超宽带脉冲，需要考察其在一定带宽内脉冲传播衰减的情况，进一步的，特别是其时域的衰减特征。为解决此类问题，先将时域信号变换到频域进行处理，然后将频域结果进行反傅立叶变换，得到时域信号的衰减情况。同样的方法，也可以推广至线天线传播问题中。线天线的辐射场可以看作一系列偶极子辐射场的叠加。只要知道线天线的表面电流分布，就可利用具有

4、不同电流及不同位置的偶极子来等效线天线上的辐射源。对于线天线，都可利用电磁场数值方法（时域矩量法或FDTD算法）得到其表面的电流分布，再利用偶极子来等效天线的表面电流分布，于是利用偶极子的辐射场就可得到线天线的辐射场分布情况。关键词：超大功率超宽带，电磁脉冲，阻抗平面，色散特性，时域信号衰减，线天线第II页上海交通大学工学硕士学位论文ABSTRACTINVESTIGATIONONPROPAGATIONCHARACTERISTICSOFHIGHPOWERANDULTRA-WIDEBANDELECTROMAGNETICP

5、ULSESINFINITESPACEABSTRACTWiththeminiaturizationofelectronicandelectricaldevices,theyaremoresensitivetoandseriouslyinterferedbyelectromagneticpulse(EMP).Especially,aftertheemergenceofsomenew-styleweaponssuchasthehigh-powerwidebandEMPlauncherandEMbomb,countriesa

6、roundtheworldinitiateanewroundcompetitionintheresearchofelectromagneticinterference(EMI)andprotectiontechniques.ItisevidentthattheinvestigationforEMP’scharacteristicisdefinitelyimportant.Inpracticaluse,EMPpowerisgreatlyreducedbytheimpedanceofthelandorseawhenpro

7、pagating.Asaresult,characterizehowthehigh-powerwidebandEMPpropagatesalongimpedancesurfaceisofhugemeritforbothEMIandelectromagneticprotection.Firstly,ChapterOnestartsfromintroducingvariouswidelystudiedhigh-powerwidebandEMPwaveformsnowadays.Then,EMP’sdifferentdef

8、initionsandstandardspopularinacademicandmilitaryrealmsarepresented.Astheconclusion,thethesisliststhemathematicalexpressionsofsometypicalhigh-powerwidebandEMPs.Secondly,theba