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《基于子空間法的電磁脈沖波特征參數(shù)辨識》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于子空間法的電磁脈沖波特征參數(shù)辨識第1章緒論1.1研究的意義及背景起初，關(guān)于電磁脈沖在實際生產(chǎn)、生活中對電子產(chǎn)品的干擾破壞影響方面，學(xué)者根據(jù)理論依據(jù)，通過大量實驗驗證，總結(jié)出關(guān)于電磁脈沖的新研究方法，這對于更深入的理解這一瞬態(tài)現(xiàn)象更為重要，同時將瞬態(tài)電磁場應(yīng)用于軍事導(dǎo)航領(lǐng)域，如遙感與目標(biāo)識別等。近20年來，應(yīng)用于雷達(dá)與導(dǎo)航中的電磁脈沖波，頻帶寬度要求在納秒量級，較為嚴(yán)格的需滿足亞納秒量級，因而對于電磁脈沖在通信傳輸過程中所體現(xiàn)的瞬態(tài)特性的相關(guān)研究也是十分必要的。隨著各國航天事業(yè)的不斷發(fā)展，宇宙中存在射線對宇宙飛船等航天專用器件的影響也成為科學(xué)家研究的重點。由此可見
2、，關(guān)于電磁場所存在瞬態(tài)現(xiàn)象的理論研究迫在眉睫?，F(xiàn)階段電磁脈沖對電子器件的干擾影響研究主要依托于電磁脈沖模擬器作為其實驗平臺，而模擬器性能、產(chǎn)生磁場情況都直接影響所形成電磁脈沖波的上升時間快慢及振蕩干擾情況，反之，就可通過實測瞬態(tài)脈沖數(shù)據(jù)對所設(shè)計模擬器的性能進(jìn)行評估分析，便于設(shè)計過程中的理論分析，對于研制相關(guān)模擬器軟件，模擬在任意能源放電時所產(chǎn)生的瞬態(tài)脈沖波，同時對于研究電磁兼容可靠性分析提供理論基礎(chǔ)。對于電磁脈沖波的研究也就歸結(jié)于對瞬態(tài)電磁學(xué)的研究。自20世紀(jì)60年代開始，就已經(jīng)開始了這方面的探討，然而受到計算技術(shù)發(fā)展緩慢的限制，數(shù)值計算方法求解實現(xiàn)困難，因而此時瞬
3、態(tài)電磁學(xué)的發(fā)展也較為緩慢。隨著高速計算機(jī)的發(fā)展，以及學(xué)術(shù)界提出了高效的數(shù)值計算方法，在20世紀(jì)70至80年代，整個學(xué)科得到了迅速的發(fā)展。關(guān)于瞬態(tài)電磁場的計算一直都是國內(nèi)外該學(xué)術(shù)領(lǐng)域內(nèi)較為重視的部分，主要的計算方法有[1]：解析方法與數(shù)值方法。由于解析法的應(yīng)用范圍較窄，解析時對于技巧的要求較高，同時結(jié)果具有較明確的實際物理意義，解析方法一般應(yīng)用于理論推導(dǎo)方面。.1.2電磁脈沖模擬器電磁脈沖模擬器作為瞬時交變電場和磁場相互耦合作用而產(chǎn)生的一種瞬態(tài)變化波的相關(guān)特征參數(shù)提取的主要研究平臺，在脈沖源的作用下經(jīng)過電磁場形成區(qū)，形成這一瞬態(tài)變化波；而電磁脈沖波的特征變化決定模擬器
4、參數(shù)設(shè)計，二者相輔相成。長久以來，學(xué)者對于探討、研究高能的電磁波從未停止，正是由于EMP模擬器的研制，打破了這一研究瓶頸，將其作為發(fā)生器，產(chǎn)生電磁脈沖波，這對于高能核磁技術(shù)研究有著重要的理論與實際的意義。模擬器可以通過產(chǎn)生電磁脈沖來檢測電子產(chǎn)品抗干擾能力[2,3]，對于提高器件性能有重要影響。正是出于了解電子元器件的抗干擾機(jī)制，從而設(shè)計出有效防止干擾的器件，這對于今后的電子系統(tǒng)百利而無一害[4]。對于現(xiàn)如今較為復(fù)雜的電磁環(huán)境，軍事強國早將EMP模擬器作為研發(fā)重點，對研制抗擊電磁干擾的武器裝備愈發(fā)重要。起初EMP模擬器被分為需要介質(zhì)存在的傳播或是需要靠輻射產(chǎn)生的傳播兩
5、種形式，還有被按照電場強度進(jìn)行歸納分為威脅與次威脅兩種模擬器。模擬器的主要功能便是模擬各種情況下所產(chǎn)生的電磁環(huán)境，包括源區(qū)內(nèi)外部、高空核磁爆炸(High-AltitudeElectromagicPulse,HEMP)、地面附近爆炸等環(huán)境，隨著電子、電磁學(xué)理論的不斷拓寬延伸，Baum依據(jù)模擬環(huán)境不同，對模擬器進(jìn)行分類[5]。EMP模擬器主要是用于模擬高空爆炸源內(nèi)部所產(chǎn)生的空間電磁環(huán)境，常用于電磁兼容(Electromagicpatibility,EMC)較為敏感的飛機(jī)、船艙及其他電子設(shè)備或電子系統(tǒng)抗干擾測試中。高能電壓發(fā)生裝置激勵作用下，經(jīng)平面?zhèn)鲗?dǎo)面(一般為兩個)，在
6、磁場形成區(qū)產(chǎn)生并傳播(TransverseElectromagic,TEM)波，形成區(qū)即為工作區(qū)，被測對象放置區(qū)域。模擬HEMP形式脈沖波，雙指數(shù)這類函數(shù)所描述形式即為所模擬波形變化趨勢。如果脈沖源具有足夠能量，導(dǎo)波模擬器可產(chǎn)生上升時間為亞納秒級脈沖。模擬器阻抗與場分布可以通過均勻場概念來計算。2002年國際電工委員會(IEC)發(fā)布了一個綱要，介紹了模擬器的功能、特征、實例，共描述了42種類型模擬器、14個國家研究的數(shù)據(jù)記錄[6]。第2章電磁脈沖模擬器研究2.1電磁脈沖模擬器結(jié)構(gòu)組成EMP模擬器可應(yīng)用范圍較廣，模擬器種類受實驗?zāi)康?、模擬磁場環(huán)境的制約，形態(tài)與尺寸并不
7、唯一。但這些模擬器均是由產(chǎn)生能量的脈沖源、電磁場形成區(qū)這兩部分構(gòu)成。脈沖源可產(chǎn)生單次或連續(xù)的高電壓脈沖，通常所產(chǎn)生電壓峰值在千伏以上，有些高達(dá)上萬伏。電磁場形成區(qū)裝置為金屬結(jié)構(gòu)，可以在待測器件立體空間內(nèi)形成脈沖電磁場，電場形成區(qū)的幾何形狀是根據(jù)磁場空間內(nèi)產(chǎn)生電流的流動方向以及分布情況所設(shè)計，形態(tài)多樣化，一般有平板形式、與地面呈倒立狀錐體式、脫離地面懸于空中的雙錐偶極子、扇面式等形態(tài)。本文實驗所需搭建的模擬器是以脈沖功率源作為直接激勵，而產(chǎn)生電壓幅值較高的脈沖，來獲得帶寬較寬的電磁輻射作為輸出，也就是導(dǎo)播模擬器，這種模擬器所模擬出的電磁空間環(huán)境是高空核磁爆炸所產(chǎn)生
