4×2片状放大器能源系统防电磁干扰研究X
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第 21 卷 第 4 期2023 年 4 月Vol.21,No.4Apr.,2023太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology超宽带太赫兹调频连续波成像技术胡伟东,许志浩*,蒋环宇,刘庆国,檀桢(北京理工大学毫米波与太赫兹技术北京市重点实验室,北京100081)摘要:太赫兹调频连续波成像技术具有高功率、小型化、低成本、三维成像等特点,在太赫兹无损检测领域受到了广泛关注。
然而由于微波及太赫兹器件限制,太赫兹信号带宽难以做大,从而制约了成像的距离向分辨力。
虽然高载频可实现较大宽带,但伴随的低穿透性和低功率会限制太赫兹调频连续波成像系统的应用场景。
因此,聚焦于太赫兹波无损检测领域,提出一种时分频分复用的114~500 GHz超宽带太赫兹信号的产生方式,基于多频段共孔径准光设计,实现超带宽信号的共孔径,频率可扩展至1.1 THz。
提出一种频段融合算法,实现了超宽带信号的有效融合,距离分辨力提升至460 μm,通过人工设计的多层复合材料验证了系统及算法的有效性,并得到封装集成电路(IC)芯片的高分辨三维成像结果。
关键词:太赫兹调频连续波;非线性度校准;多频段融合;准光设计;无损检测中图分类号:TN914.42文献标志码:A doi:10.11805/TKYDA2022225Ultra-wideband terahertz FMCW imaging technologyHU Weidong,XU Zhihao*,JIANG Huanyu,LIU Qingguo,TAN Zhen (Beijing Key Laboratory of Millimeter Wave and Terahertz Technology,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China)AbstractAbstract::Terahertz Frequency Modulated Continuous Wave(THz FMCW) imaging technology has attracted extensive attention in the field of THz Nondestructive Testing(NDT) because of its high power,miniaturization, low cost, three-dimensional imaging and other characteristics. However, due to thelimitation of microwave and terahertz devices, the terahertz signal bandwidth is difficult to expand, whichrestricts the range resolution of imaging. Although high carrier frequency can achieve large broadband,the accompanying low penetrability and low power will limit the application scenario of THz FMCWimaging system. Therefore, focusing on the field of terahertz wave nondestructive testing, this paperproposes a time-division frequency-division multiplexing 114~500 GHz ultra-wideband terahertz signalgeneration method, which is based on the quasi-optical design of multiband common aperture to achievethe common aperture of ultra-wideband signals. In addition, a multiband fusion algorithm is proposed toachieve effective fusion of ultra-wideband signals, and the range resolution is improved to 460 μm. Theeffectiveness of the system and algorithm is verified by artificially designed multilayer compositematerials, and the high-resolution 3D imaging results of Integrated Circuit(IC) chips are obtained.KeywordsKeywords::Terahertz Frequency Modulated Continuous Wave;non-linearity calibration;multiband fusion;quasi-optical design;Nondestructive Testing太赫兹波(0.03 mm~3 mm)在电磁波谱中位于微波与红外之间,由于其独特的穿透性与非电离性等特性,太赫兹技术已成功用于艺术品保护、工业产品质量控制、封装集成电路(IC)无损检测等领域[1-3]。
高海拔地区晶闸管宇宙射线失效等效加速试验研究李尧圣;张进;陈中圆;李金元;王忠明;刘杰;梁红胜;彭超【期刊名称】《中国电机工程学报》【年(卷),期】2024(44)2【摘要】大气环境中的高能中子、γ射线和电磁脉冲以及空间辐射环境中的高能电子和质子等,都能造成半导体材料性质变化和器件性能蜕变以至失效,而在大气层内宇宙射线引起功率器件失效的主要原因是高能中子导致的单粒子烧毁(single event burnout,SEB)。
白鹤滩—江苏±800 kV特高压直流输电工程布拖换流站位于北纬27°,东经102°,海拔2500 m。
中子通量是水平面4倍以上,将导致器件的失效率大幅上升。
为验证工程中8.5 kV晶闸管在额定条件下的失效率不超过100FIT,该文采用200 MeV质子源进行辐照加速试验,根据当地大气中子通量核算中子总注量,对比研究不同电压、温度对晶闸管失效率的影响规律,试验结果给出晶闸管在高海拔地区宇宙射线SEB平均失效率,为换流阀中晶闸管工作电压设计提供依据。
【总页数】10页(P682-690)【作者】李尧圣;张进;陈中圆;李金元;王忠明;刘杰;梁红胜;彭超【作者单位】北京智慧能源研究院;国家电网有限公司;强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室(西北核技术研究所);电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室(工业和信息化部电子第五研究所)【正文语种】中文【中图分类】TM85【相关文献】1.基于疲劳累积损伤等效理论的PCB板振动加速试验研究2.固体推进剂装药低温应力等效加速试验方法研究3.硅橡胶自然环境加速试验方法与自然环境试验方法等效性研究4.稻城高海拔宇宙射线观测站场区水文地质条件及截排水方案对比5.基于损伤等效的拖拉机机罩频域振动疲劳加速试验研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
通信工程中的抗干扰措施通信工程是我国电子通讯行业进展的基础,为了保障通信电路正常、安全的运行,根据通行工程实际要求,工作人员要采取切实可行的抗干扰措施或者方法,适当调整接地点,优化地线连接方式,防止通信设备发生漏电事故,危及人们的生命安全,提高通信工程的稳定性。
一、通信工程运行受到的干扰因素分析1、设备杂波干扰由于通信设备的运行参数不达标,载波中出现大量的谐波或者杂波,变频器和调制器的输出电平较高,频谱不规律扩散,功放工作点和变频器设置不合理,形成载波噪声。
2、电磁干扰通信工程系统中包含很多的设备电噪声、调频广播、无线电视、雷电、微波等,用户站和各种干扰源连接在一起,通过通信链路快速传输,对通信设备形成接收干扰。
同时,链路电平没有严格按照通行工程运行要求进行设置,电缆线路的插头接触不良、绝缘性和屏蔽性较差,通信设备接地不良,使得接地电阻较大,这些在一定程度上都影响了通信工程的安全、稳定运行。
3、相邻信道干扰通信工程信号频带和用户端载波频率发生重叠,保护带宽较窄,无法满足载波频谱要求,形成副瓣导致噪音较高,同一个转发器传输多载波时会形成交调干扰,上行功率较大,相邻信道之间的干扰容易导致信号误发。
二、通信工程的抗干扰措施1、减少环路干扰为了降低通信工程系统的地线阻抗,可采纳多点接地方式,优化地环路设计,在接地平面和通信电路元器件之间分布着大量电容,在接地环路中电流流过电容,会增大通信设备的干扰,形成稳定的接地回路。
在通信工程实际运行过程中,电流通过地线会产生电压,特别是在电磁场较强的环境中,环形接地结构会影响通信设备电磁感应,干扰设备运行。
同时,接地回路面积和磁场强度成正比,虽然大面积的接地回路会降低通信设备之间的干扰,但是磁场强度越强会降低通信设备的兼容性。
为了有效提高通信工程运行的稳定性和可靠性,应注意以下几点问题:其一,根据通信工程运行要求,设置合适数量的接地点,优化接地点设计位置和形式;其二,在通信工程低频电路系统中,合理设计平衡电路,有效降低接地环路的电磁干扰;其三,运用共模扼流圈、光电耦合器等设备,抑制或者直接切断接地环路的电流。
半导体激光器驱动电源发展现状发布时间:2021-07-20T03:20:45.942Z 来源:《中国科技人才》2021年第10期作者:王予晓1.3 朱凌妮3 袁庆贺2.3 刘素平3 马骁宇2.3 [导读] 半导体激光器作为光电领域的一项重大研究成果,具有能量转化率高、成本低、体积小、寿命长等优点,被广泛应用于医疗、农业、军事和工业生产等领域,作为使用最广泛的激光器,它具有广泛的应用前景。
1.中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京 100049;2.中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京 100049;3.半导体研究所光电子器件国家工程研究中心北京 100083摘要:半导体激光器驱动的发展由纯模拟电路到数字化电路,由线性电源到开关电源,向着小型化、智能化、高稳定性、高效率发展,相应地由于开关电路带来的电流波纹大、高频干扰等问题是开关电路需要解决的关键问题。
此外,介绍了国内外的激光器电源产品。
关键词:半导体激光器驱动;数字化;开关电源。
半导体激光器作为光电领域的一项重大研究成果,具有能量转化率高、成本低、体积小、寿命长等优点,被广泛应用于医疗、农业、军事和工业生产等领域,作为使用最广泛的激光器,它具有广泛的应用前景。
但是半导体激光器对温度和电流的变化特别敏感,浪涌电流和电网冲击等瞬态的电流电压变化可能使其输出光功率、波长产生较大的偏差,甚至引起不可逆损坏。
稳定的驱动电源对于半导体激光器的发展至关重要。
一、半导体激光器电源的发展1.从线性电源到开关电源线性电源是开关电源发明之前使用最广泛的直流电源,它的基本原理是市电经过变压器降压成低压交流电,通过整流和滤波以及稳压电路输出稳定的低压直流电(如图1)。
线性电源具有结构简单、输出波纹小、高频干扰小等优点,但是由于需要庞大的变压器以及滤波电容,线性电源的体积一般比较大,并且其功率晶体管工作在线性模式,当输出电流较大时会有较大的功耗,导致转换效率低,发热量大。
0;第26卷第7期强激光与粒子束Vif〃26,Ni〃72014年7月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSJof〃,2014武器装备全寿命复杂电磁环境试验与评估方法*阙渭焰1,孙永全1,梁景修1,岳秀清1,肖俊1,马弘舸2(1〃北方电子设备研究所,北京100191;2〃中国工程物理研究院复杂电磁环境实验室,四川绵阳621900)摘要:介绍了业内普遍接受的电磁环境和武器装备电磁环境效应概念,以及美军电磁环境效应试验的相关内容和理念,说明了电磁环境效应问题与复杂电磁环境问题的关系与本质。
通过对复杂电磁环境的分解,从数学上给出武器装备复杂电磁环境适应性试验与评估的理论方法,这种方法在实施效益上具有全面性、完整性、通用性和可操作性,试验与评估结果具有客观稳定性。
结合武器装备全寿命周期过程,给出了武器装备论证阶段、技术开发阶段、研制试验阶段、量产和装备部署阶段、形成完全作战能力阶段武器装备复杂电磁环境试验与评估的实施方法。
关键词:武器装备;复杂电磁环境;电磁环境效应;试验与评估;电子战中图分类号:TN105文献标志码:A^ic:10〃11884/HPLPB201426〃073202根据美国国防部指导文件的定义[1],电磁环境(EME)是指军事力量、系统或平台在其作战环境中履行任务使命时可能遇到的,在不同频率范围内有着时间功率分布特性的电磁辐射或照射所形成的环境;电磁环境效应(E3)是指电磁环境对军事力量、装备、系统和作战平台的影响。
E3研究内容涉及电磁科学各领域,包括:电磁兼容(EMC)和电磁干扰(EMI)问题,电磁环境脆弱性(EMV)问题,电磁脉冲(EMP)、放电(ESD)、电磁辐射对人员(HERP)、弹药(HERO)和易挥发物(HERF)的危害等问题,自然界雷电和沉积静电(j-mn[nc])的影响。
美国军用手册指出[2],武器装备在装载、存贮、校验、使用时所面临的电磁环境是不一样的,因此在明确武器装备性能参数之前应先明确其所要面临的独特的电磁环境,也就是说在装备论证、立项、研制总要求阶段电磁环境参数就要明确,应该确保装备性能不会被其所面临的任何水平的电磁环境弄坏或弄糟;在武器装备全寿命周期中要将对E3要求写入包括使命任务方向初始作战能力文件(ICD)、作战能力开发文件(CDD)和产品作战能力文件(CPD)在内的一体化作战能力集成与开发系统文件(JCIDS)中,并要经历多层级严格的电磁环境效应研制试验与评估(DT&E)和作战试验与评估(OT&E)。
电子元器件基础知识——继电器一、继电器的工作原理和特性继电器是一种电子控制器件,它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),通常应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。
故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
1、电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。
只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。
当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。
这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。
对于继电器的“常开、常闭”触点,可以这样来区分:继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点,称为“常开触点”;处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
2、热敏干簧继电器的工作原理和特性热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。
它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。
热敏干簧继电器不用线圈励磁,而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。
恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。
3、固态继电器(SSR)的工作原理和特性固态继电器是一种两个接线端为输入端,另两个接线端为输出端的四端器件,中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。
固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。
按开关型式可分为常开型和常闭型。
按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型,以光电隔离型为最多。
.二、继电器主要产品技术参数1、额定工作电压是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。
根据继电器的型号不同,可以是交流电压,也可以是直流电压。
2、直流电阻是指继电器中线圈的直流电阻,可以通过万能表测量。
X波段固态功率放大器的设计与实现的开题报告一、选题背景:随着科学技术的不断发展,通信技术也在不断更新换代,X波段作为微波信号的重要频段,在无线通信、卫星通信、雷达、远程遥感等领域都有广泛的应用。
且随着5G技术和物联网的发展,对X波段的应用将更加广泛和深入。
而在X波段通信中,功率放大器是其中非常重要的一环,保证了信号的信噪比和传输距离。
目前,X波段固态功率放大器的研究相对较少,而固态功率放大器的设计和实现对于X波段通信的研究和发展有着至关重要的作用。
二、选题意义:1.推动X波段微波器件的研究:研究X波段固态功率放大器设计和实现,可以推动X波段微波器件的研究。
2.提升通信技术水平:X波段固态功率放大器的设计和实现对于无线通信、卫星通信、雷达、远程遥感等应用领域的发展起到了重要的推动作用。
3.丰富物联网技术应用场景:随着5G技术和物联网的发展,对X波段的应用将更加广泛和深入,功率放大器的研究和设计也将随之越来越重要。
三、研究目标:本项目主要研究X波段固态功率放大器的设计和实现,考虑到现有技术和条件,您将需要从以下角度进行研究:1.探究X波段固态功率放大器的工作原理和特点。
2.研究X波段固态功率放大器的设计要点,包括器件参数的选择和匹配、采样测量及特征参数分析等。
3.搭建环境并开发对应软件,对X波段固态功率放大器进行测试和验证,获得有价值的数据。
4.在研究成果的基础上,从不同角度优化X波段固态功率放大器的性能,提高其工作效率和稳定性。
四、研究方法:1.文献调研法:通过阅读相关著作、文献和期刊,掌握X波段固态功率放大器设计和实现的基本原理和技术。
2.仿真模拟法:利用仿真软件对不同参数下的功率放大器进行模拟仿真,得出相应的结果,并对各种参数进行分析和比较。
3.实验研究法:搭建实验平台,对研究对象进行实际测试,分析并比较各种参数和性能指标。
五、研究时间安排:1.文献调研阶段:2个月。
2.X波段固态功率放大器设计与仿真阶段:3个月。
专利名称:单天线同频同时全双工系统自干扰抑制系统专利类型:发明专利
发明人:马猛,焦秉立,段晓辉,张建华
申请号:CN201610842736.2
申请日:20160923
公开号:CN107872241A
公开日:
20180403
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明涉及一种单天线同频同时全双工系统的通信方法以及通信系统,发射与接收共用一根天线,发射与接收信号通过环形器进行隔离,所述通信节点在相同的频率和时间上进行信息的发射和接收;发射信号经环形器送至天线,环形器的单向传输特性使发射信号不能直接进入接收通道,但实际上环形器会存在少量泄漏形成自干扰,且由于天线与连接电缆阻抗的不完全匹配,还会引起发射信号反射形成自干扰;有用信号及多径自干扰信号从天线经环形器进入接收通道,多径自干扰可通过对发射信号模拟域重建,并在接收通道对消去除,环形器泄漏和天线反射自干扰,可通过外加自干扰抑制天线的方法,对干扰提取重建并对消去除。
申请人:北京大学(天津滨海)新一代信息技术研究院
地址:300450 天津市滨海新区中心商务区于家堡金融区双创大厦25层
国籍:CN
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高原型风力发电场变压器的电磁干扰与屏蔽技术研究随着全球对可再生能源的需求不断增长,风力发电成为一项受到广泛关注的可持续发展能源。
然而,在高原地区建设风力发电场时,面临的一个重要问题是变压器的电磁干扰以及如何进行有效屏蔽。
本文将针对这一问题展开探讨,旨在提出适用于高原型风力发电场变压器的电磁干扰与屏蔽技术。
1. 引言风力发电场的变压器是将风力轮机产生的电能升压为输电电压的关键设备。
然而,在高原地区的风力发电场,海拔高度和气候条件的不同,会引发一系列的电磁干扰问题。
电磁干扰不仅对变压器的正常运行产生影响,还对周围的通信设备、无线电系统等造成干扰。
因此,研究针对高原型风力发电场变压器的电磁干扰与屏蔽技术具有重要意义。
2. 高原环境对变压器电磁干扰的影响在高原地区,气候条件与海拔高度的变化会导致大气介电常数、电导率以及环境电磁噪声的改变。
这些因素会对变压器的电磁干扰产生直接影响。
此外,高原地区的电网结构也存在特殊性,容易形成电力系统的谐振,进一步加剧了电磁干扰的程度。
3. 变压器电磁干扰分析对高原型风力发电场中变压器的电磁干扰进行分析,可以从以下几个方面展开研究:(1) 电磁辐射干扰:变压器在工作过程中会产生电磁辐射,这些辐射会对周围的通信设备和线路产生影响。
(2) 磁化电流干扰:变压器磁化电流对电网的谐振频率产生影响,使得电力系统易于产生振荡和共振现象。
(3) 瞬态过电压干扰:在变压器的开关操作或故障情况下,可能会产生瞬态过电压,导致系统产生电磁干扰。
4. 变压器电磁干扰的屏蔽技术为了降低高原型风力发电场变压器的电磁干扰,可以采取以下几种屏蔽技术:(1) 地下敷设:通过在变压器附近地下敷设金属屏蔽网,可以有效地减少电磁辐射干扰。
(2) 外壳设计:合理的变压器外壳设计可以有效地避免瞬态过电压的干扰,从而减少电磁干扰。
(3) 电缆屏蔽技术:选用具有良好屏蔽效果的电缆材料和接头,可以有效地降低电磁干扰。
(4) 引入滤波器:通过引入滤波器对电压和电流进行控制,可以减少电磁辐射和降低磁化电流的干扰。
近场通信系统用抗电磁干扰Fe基软磁材料的制备胡磊山;胡照文;邓联文;文瑞;张雨;唐璐;刘胜【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2015(020)006【摘要】采用熔体快淬法制备FeSiAl快淬带料;利用行星式高能球磨工艺进行扁平化处理;使用真空管式炉进行氢还原退火处理;采用SEM、PPMS表征试样的形貌及室温磁滞回线;使用矢量网络分析仪测量试样在10~100 MHz频段的复磁导率;采用抗干扰性能测试系统测量表征磁片抗干扰的标签读写距离;研究影响FeSiAl粉体材料磁性能的主要因素,并分析了其作用机理.结果表明,采用高低速两步法高能球磨处理,能有效提高薄片状FeSiAl材料的径厚比;氢还原退火处理能有效提高饱和磁化强度和磁导率,降低矫顽力和磁损耗;制备的片状FeSiAl材料在13.56 MHz频率附近具有优异的近场通信抗电磁干扰性能.【总页数】6页(P894-899)【作者】胡磊山;胡照文;邓联文;文瑞;张雨;唐璐;刘胜【作者单位】中南大学物理与电子学院,超微结构与超快过程湖南省重点实验室,长沙410083;中南大学物理与电子学院,超微结构与超快过程湖南省重点实验室,长沙410083;中南大学物理与电子学院,超微结构与超快过程湖南省重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学物理与电子学院,超微结构与超快过程湖南省重点实验室,长沙410083;中南大学物理与电子学院,超微结构与超快过程湖南省重点实验室,长沙410083;中南大学物理与电子学院,超微结构与超快过程湖南省重点实验室,长沙410083;中南大学物理与电子学院,超微结构与超快过程湖南省重点实验室,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TG132.271【相关文献】1.Fe基纳米晶粘结软磁材料的研究 [J], 刘珊;许启明;金丹2.Fe基纳米晶粘结软磁材料的研究 [J], 刘珊;许启明;金丹3.激光晶化制备Fe基纳米软磁材料的研究进展 [J], 陈岁元;刘常升;才庆魁;马利霞;佗劲红4.羰基铁粉/纳米晶FeSiCrB合金复合高频软磁材料制备及应用特性 [J], 董博儒;覃维;王鲜;聂彦;冯则坤;龚荣洲5.Fe基纳米晶软磁材料热稳定性的研究 [J], 曹玲飞;汪明朴;李周;郭明星因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
4 / 11第一章引言定向能武器(DEW )是一种利用高热、电离、辐射等综合效应对目标实施杀伤的武器。
激光武器、粒子束武器、射频武器是三大定向能武器。
同其它武器相比,定向能武器对电子设备有着更加独特的杀伤优势:它具有强大的“聚能”功能,可将能量聚集成强束流,并利用电磁能代替爆炸能,击中目标后,可在瞬间将目标内部的电子器件摧毁。
此外,由于定向能武器射速极快(接近光速),敌方的电子设备根本无法实施反干扰。
目前,定向能武器仍处在开发和研制中,但其巨大的军事潜力和发展前景,已经引起越来越多国家的重视。
在冷战时期,美、苏两国竞相发展定向能武器,投入了大量的资金。
美国从1962年起,发展激光武器所开展的高能激光科学和技术研究和初期发展工作,已投入了140多亿美元。
其中,战略防御计划局及其后来成立的弹道导弹防御局,一共投入了近73亿美元。
美国科学和技术的年度经费在80年代末达到峰值12亿美元,但目前已减少到每年2亿美元。
高能激光武器方面的投资情况类似,从1988年的8亿多美元减少到4亿多,但2001年计划略微增加。
空军的机载激光器计划,将花费高能激光总研制经费的一半多。
高功率微波武器方面的投资比较稳定,在1995年达到最高峰5000万美元,目前每年花费3000万美元。
美国空军1968-2000财年在进攻和防御型定向能武器方面花费了52亿美元,计划到2007财年为止在花费46亿美元。
美军认为,定向能武器是应对反介入和区域战略挑战的最佳选择,而反介入和区域正是中国对抗美国C型包围圈和空海一体战的主要手段。
所以,可以认为开发和部署定向能武器也是美军应对所谓“中国威胁”的重要战略决策。
由此可见,不管是对当代世界战争格局,还是未来战争格局来说,发展定向能武器都可以发挥巨大作用,大国之间,特别是美国,俄罗斯等都在花重资打造自己的定向能武器,作为发展中大国,中国也不能不在这方面花功夫。
第二章三大定向能武器2.1 激光武器激光武器是一种利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的定向能武器,可工作在可见光波段、红外波段、紫外波段,用于衰减、干扰、毁坏光电或红外传感系统(抗传感器武器)。
1.电磁干扰的产生(1)平行线效应。
平行导线之间存在互感效应和电容效应。
两根平行导线之间,一根导线上的交变电流必然影响另一导线,从而产生干扰。
(2)天线效应。
由无线电理论可知,一定形状的导线对一定波长的电磁波可实现发射接收。
印刷板上的印制导线、板外连接导线,甚至元器件引线都可能成为发射或接收干扰信号(噪声)的天线。
这种天线效应在高频电路的印制板设计中尤其不可忽视。
(3)电磁感应。
电路中磁性元件,如扬声器、电磁铁、永磁表头等产生的恒定磁场和变压器、继电器等产生的交变磁场,对印制板产生的影响。
2.电磁干扰的抑制电磁干扰无法完全避免,所以设计中常采用各种方法抑制。
常用方法如下:(1)易受干扰导线的布设要点容易受干扰的导线,特别是低电平、高阻抗端导线,布设时要注意:1)长度越短越好,因为平行线效应与长度成正比。
2)顺序排列,按信号去向顺序布线,忌迂回穿插。
3)远离干扰源,尽量远离电源线和高电平导线。
4)交叉通过,实在躲不开干扰源,不能与之平行走线,双面板交叉通过;单片板可采用飞线过度。
(2)避免成环形印刷板上环形导线相当于单匝线圈或环形天线,使电磁感应和天线效应增强。
布线时尽可能避免成环或减小环形面积。
(3)反馈布线要点反馈元件和导线连接输入和输出,布设不当容易引进干扰,反馈导线越过放大器基极电阻,可能产生寄生耦合,影响电路工作。
电路布设将反馈元件置于中间,输出导线远离前级元件,避免干扰。
(4)设置屏蔽线印制板内设置屏蔽线有以下几种形式:1)大面积屏蔽地,注意此处地线不要作信号地线,单纯做屏蔽作用。
2)专置地线环。
设置地线环可以避免输入线受干扰。
这种屏蔽地线可以单侧、双侧也可以在另一层。
3)采用屏蔽线。
高频电路中,印制导线分布参数对信号影响大且不容易阻抗匹配,可使用专用屏蔽线。
4)远离磁场减少耦合。
对干扰磁场,首先设法远离,其次布线时尽可能使印制导线方向不切割磁力线,最后可考虑采用无引线元件以缩短导线,避免引线干扰。
第16卷 第11期强激光与粒子束Vol.16,No.11 2004年11月HIGH POWER LASER AND PARTIC LE BE AMS Nov.,2004 文章编号: 100124322(2004)11214132044×2片状放大器能源系统防电磁干扰研究X郭良福, 周丕璋, 力一峥, 陈德怀, 陈清海,於海武, 贺少勃, 魏晓峰, 郑万国, 彭翰生(中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳621900) 摘 要: 对4×2片状放大器能源系统整个充放电过程中的几种电磁干扰进行了详细的分析比较,针对这些电磁干扰,采取储能电容器一端接地、整个能源模块单点接地、预电离屏蔽以及光纤隔离等防干扰措施,消除了4×2片状放大器能源系统的电磁干扰,使整个系统运行安全、稳定、可靠。
关键词: 4×2片状放大器; 能源系统; 电磁干扰; 接地; 屏蔽; 隔离 中图分类号: T N245 文献标识码: A 能源系统是激光装置放大器的重要组成部分,4×2片状放大器能源系统是为高功率固体激光装置4×2片状放大器氙灯提供泵浦能量。
能源系统为放大器氙灯提供泵浦能量过程是一个对电容器充放电过程,是一个高压、大电流及高能量的充放电过程,在这个过程中将产生很强的电磁干扰能量。
为了确保整个激光装置稳定可靠的运行,以及设备、试验人员的安全,必须对能源系统的充放电过程进行电磁干扰分析,采取必要的预防措施,防止整个系统的电磁干扰。
1 4×2片状放大器能源系统构成 4×2片状放大器能源系统包括中心控制系统、同步触发器、传输光纤网、若干套能源组件(PC M)、配套的放电传输电缆以及对应的4×2片状放大器组件(MS A)氙灯组等,总体结构示意图如图1(a)所示。
按模块化设计要求的每个能源组件(PC M)由充电模块、储能模块、开关模块和控制模块等四大模块,以及能量传输、高压接线盒和10路氙灯测控单元等部分组成,能源组件(PC M)结构示意图如图1(b)所示。
控制模块在中心控制系统的统一控制下对充电模块进行控制,控制充电模块对储能模块中的储能电容器进行充电,当充电至设定值时充电机停充关机,触发同步触发器给出系列同步触发信号,通过光纤传输网络去触发开关模块的引燃管触发器,触发引燃管,促使开关导通,储能模块电容器通过开关、能量分配电感及传输电缆对4×2片状放大器氙灯组进行放电;另外充电模块包括一台主充电机和一台预电离充电机,其中预电离放电电路为无源谐振电路,用以产生高压脉冲(约46kV)实现氙灯的初始触发并提供一定密度的等离子体。
在预电离脉冲50~500μs后,主泵浦电路为氙灯提供脉宽为500μs的主放电脉冲。
2 4×2片状放大器能源系统干扰分析 4×2片状放大器是一个脉冲式的强激光系统,它的能源系统是具有很高的电压和很强的电流脉冲的放电回路,能产生很强的电磁干扰能量。
其电磁干扰主要有:能源模块放电主脉冲干扰、能源模块的触发点灯干扰、氙灯放电形成的干扰、能源模块寄生电容引起的干扰和充电干扰等。
4×2片状放大器能源系统主放电脉冲是处于临界阻尼状态下的指数放电波形。
根据电磁干扰理论,常用的几种电源波形,就其电磁干扰而言,由小到大是:高斯波形,余弦波,临界阻尼指数波,梯形波,锯齿波,三角波,矩形波[1]。
在4×2片状放大器能源系统中主放电脉冲波形放电时间约为500μs,其基频频率为1kH z。
此外,采用频谱分析可知,临界阻尼指数波的高频部分可延伸到4MH z,但干扰电平很小。
由此得出结论:主回路放电的电磁干扰频谱从几kH z至几MH z,也就是说:主回路放电干扰主要是近场的电干扰和大电流磁干扰而不是远场电磁辐射。
X收稿日期:2004202224; 修订日期:2004208210基金项目:国家863计划项目资助课题作者简介:郭良福(1966—),男,副研究员,从事脉冲功率技术研究;绵阳9192988信箱。
4141强激光与粒子束第16卷 (a)sketch map of novel power conditioning m odules (b)sketch map of a single power conditioning m oduleFig.1 C om paris on of traditional and novel power conditioning m odules图1 4×2片状放大器能源系统结构示意图 4×2片状放大器能源系统采用预电离技术点燃脉冲氙灯[2],为保证触发的可靠性,减小灯的触发延时和分散性,预电离电容器的充电工作电压为23kV。
点燃脉冲氙灯的电压是由预电离电容器上的储能通过预电离放电电感及主放电电感对传输电缆的电容形成谐振得到的,其电压约为预电离工作电压的2倍即约46kV,该过电压来点燃氙灯形成电离通道(plasma),产生均匀等离子体。
触发电压使气体电离产生的电磁干扰,其频谱在1~25MH z内,但其能量很小。
气体放电不可避免地存在与气体电离相类似的干扰,频谱范围在011~5MH z 之间;气体电离复合过程产生的干扰。
从能源角度看,氙灯总体电—光效率低于70%(可见光范围内),20%左右以热辐射形式,还有一部分以电磁波的形式辐射。
能源模块的储能电容器在进行充放电时,其分布寄生电容器也同时进行充放电,这样通过耦合电容器将电压信号传到其它设备上,或者使地电位抬高而产生干扰。
电容器充电需从电网获得大电流(一个模块约25kW),这些电流将造成对系统内外的干扰是不可忽视的。
此外,如交流接触器、开关元件等电磁干扰还很多,但总的说来,要小得多。
3 4×2片状放大器能源系统防干扰措施 4×2片状放大器能源系统采用新型能源系统技术,新型能源系统与传统的能源系统原理框图如图2所示[2~4],从图2(a)可以看出,传统的能源模块包括诸多单元,而每一个单元都有它自己的脉冲形成网络(PFN)和单独的电容器为其一对串联的闪光灯提供脉冲能量。
每一个PFN又有他自己的平波电感、充电电阻、泄放电阻、高压熔断器、火花隙、手动断开开关及安装电容器的绝缘底座等,这样多的元件势必增加系统的复杂性和造价,降低系统的可靠性。
当然,这种设计也有它的优点,因为每个单元装有充电电阻和熔断器可以防止能量从一个PFN向另一个PFN转换,从而限制了每一个单元的故障电流。
从图2(b)可以看出,新型能源系统其线路非常简单,而且对激光主放大器和功率放大器只需一种规格的能源模块,这极大地降低了硬件价格和安装费用。
同时新型能源系统还采用了预电离/灯检查系统,该系统可使放大器增益增加5%并可延长闪光灯的寿命。
特别是新型能源系统具有较强的电磁兼容能力,主要表现在以下几个方面:电容器一端接地;模块单点接地;对预电离点灯回路进行单独屏蔽;采用LC串联谐振的软开关式恒流充电机;采用光纤传输隔离;电源滤波隔离净化;传输线缆采取隔离措施和有效的布线方式等。
从图2可以看出,传统的能源模块电路结构是指引燃管开关一端接地,电容器置高压悬浮的电路结构,新型能源模块电路结构是指电容器一端接地,引燃管开关置高压悬浮的电路结构。
我们对两种电路结构的能源系统进行了实验研究,结果如图3所示,传统的能源结构电路中由于储能电容高压悬浮其分布电容较大,造成放电空间电磁干扰大及地电位的抬高。
新型能源模块电路结构有效地抑制了电磁干扰情况并大大降低了地电位的抬高。
整个模块置于封闭式外壳内,机柜采用优质钢板,并设置单点接地点。
其单点接地示意图如图4所示。
模块电容器放在环氧板或PVC板上,与模块机壳绝缘。
电容器的外壳和低压端用与机壳绝缘的导体分别连到机壳的单点接地点;脉冲氙灯的低压端与激光放大器的地在电气上绝缘,通过传输电缆外导体与机壳单点接地点相连,且氙灯反射体也通过有绝缘层的导体连到机壳的单点接地点,这样可保证正常工作及氙灯故障时所产生的电流只在脉冲功率系统内流动而不与其他设备耦合,避免了地回路形成的干扰;能源模块内部的充电机、控 (a )traditional power conditioning m odule (b )novel power conditioning m odulesFig.2 C om paris on of traditional and novel power conditioning m odules (PC M )图2 能源模块简图(a )the space E MI and ground v oltage of traditional PC M (b )the space E MI and ground v oltage of novel PC MFig.3 C om paris on of ground v oltage of traditional and novel power conditioning m odules图3 新型能源模块和传统能源模块空间干扰和地电位图制及数据采集等单元的接地通过有绝缘层的导体分别连到机壳的单点接地点;将每个能源模块的单点接地点用具有绝缘外套的专用接地导体分别连接到脉冲功率专用接地端子进行接地。
总之在总体结构排布上,采用一点接地,避免引入地回路或尽量减小不可避免的地回路影响。
Fig4 Sketch map of single grounding of the power conditioning m odules 图4 能源模块单点接地示意图 将预电离系统(主要包括预电离储能电容器、放电开关、放电电感及主预隔离电阻等)单独做成一个屏蔽体,其外壳与模块机壳在电气上悬浮,通过具有绝缘外套的导体与模块单点接地相连,这样,当预电离开关接通工作时,由于杂散电容造成的位移电流不会通过模块箱体造成干扰。
在4×2片状放大器能源模块中我们还采用了串联谐振高频逆变器构成软开关式恒流充电电源[5]。
由于开关管工作在软开关状态,故开关损耗小,电路变换效率明显提高,且开关的通、断均在电流过零时刻,降低了在储能电容器充电过程中给系统带来的电磁干扰。
整个能源系统的充放电控制、数据采集及开关同步触发均采用光纤传输隔离,减少了系统之间的相互干扰。
所有能源模块采用单独的电源供电,进入模块的电源均经过多级滤波及隔离净化。
在总体布线时采用光纤,控制、数据线与高压大电流的连线分开排布,所有进、出屏蔽盒内的控制信号均经屏蔽、滤波或与盒外的噪声环境在电气上加以隔离,所有的光缆均通过管道铺设并采用波导截止技术防止噪声信号通过光纤路径进入电磁屏蔽壳内。