Разделы сайта

Современные тенденции развития источников сверхкоротких электромагнитных импульсов

Антенно-фидерные устройства традиционно делятся на узкополосные, широкополосные и диапазонные или частотно независимые. Однако, многие из известных широкополосных и диапазонных антенн не пригодны для малоискаженного излучения СК ЭМИ в связи с зависимостью положения фазового центра антенны от частоты. К таким антеннам относятся спиральные и логопериодические антенны. Биконическая антенна в полосе частот не менее двух октав сохраняет стабильные характеристики направленности, поляризационную характеристику, стабильный фазовый центр и постоянное входное сопротивление. Но диаграмма направленности биконической антенны и толстого диполя равномерна в плоскости перпендикулярной оси диполя, что ограничивает их применение в качестве излучателей направленных СК ЭМИ [15].

В качестве излучателей мощных СК ЭМИ в настоящее время широко используются ТЕМ-рупорные антенны (рис. 1.4 а) и антенны с параболическим рефлектором (рис. 1.4 б).

а) б)

Рис. 1.4. Антенна на основе параболического рефлектора (а):

- облучающая сферическая волна;

- отраженная плоская волна;

F -

фокус параболического зеркала, совпадающий с точкой возбуждения биконуса.

Антенна на основе ТЕМ-рупоров (б)

Исторически ТЕМ-рупор - первая антенна, использованная для направленного излучения СК ЭМИ. К недостаткам ТЕМ-рупора следует отнести необходимость вывода на открытый воздух полного рабочего напряжения генератора. Также к недостаткам таких антенных решеток можно отнести большие габаритные размеры излучателя и малые углы сканирования [3].

Впервые антенну с параболическим рефлектором для излучения СК ЭМИ предложил К. Баум в 1989 году [30]. Антенны этого типа имеют один из лучших «показателей качества» (около 1380 кВ [14]). Возбуждение антенны осуществляется с помощью двух скрещенных ТЕМ-рупоров [17] или, в более высоковольтном варианте, двух скрещенных биконусов [18,19]. Преимущество антенны с рефлектором, по сравнению с решеткой из ТЕМ-рупоров - возможность получить более узконаправленный СК ЭМИ за счет более плоского фронта импульса в раскрыве антенны. Существенным недостатком такой антенны является резкая неоднородность поля по раскрыву - оно максимально в центре и спадает к краю зеркала обратно пропорционально радиусу. К недостаткам антенны, так же, как и в варианте ТЕМ-рупоров, относится необходимость вывода на воздух полного напряжения генератора [15].

Для практического применения источники мощного сверхкороткого излучения должны удовлетворять ряду требований. Это - компактность, малый вес и высокая излучаемая мощность. Таким образом, необходимо уменьшать размеры и вес всех подсистем, составляющих источник СК ЭМИ, и одновременно увеличивать выходную пиковую мощность при высокой частоте повторения импульсов [15].

Генерации СК ЭМИ и разработке мероприятий по защите ЭС посвящены работы целого ряда известных отечественных и зарубежных ученых: Фортов В.Е., Синий Л.Л., Соколов А.А., Потапов А.А., Подосенов С.А., Сахаров К.Ю., Мырова Л.О., Кечиев Л.Н., Крохалев Д.И., Балюк Н.В., Баум К.И., Парфенов Ю.В., Радаски У.Ф. Туркин В.А.

К примеру, В.А. Туркин в своей диссертации «Разработка излучателей сверхкоротких электромагнитных импульсов для испытаний радиотехнической аппаратуры» провел анализ структуры излучателей СК ЭМИ. На основе анализа показано, что наиболее перспективными генераторами СК ЭМИ являются:

искровые генераторы с маслонаполненными разрядниками для создания мощных однократных (или с частотой повторения 10 Гц-100 Гц) излучателей импульсной мощностью порядка 1 ГВт и более;

полупроводниковые генераторы для создания портативных излучателей с частотой повторения до 1000 Гц и более.

Анализ антенно-фидерных систем и методов их расчета для излучения СК ЭМИ показал, что основными типами таких систем для направленного излучения СК ЭМИ являются антенная решетка из ТЕМ-рупоров и излучающая антенна с параболическим рефлектором [8].

Разработкой мощных источников также занимается Институт сильноточной электроники СО РАН. В 2009 году им удалось создать мощный источник СК ЭМИ пикосекундной длительности с высокой направленностью на основе возбуждения решетки комбинированных антенн от одного высоковольтного генератора через делитель мощности биполярными импульсами длительностью ~ 200 пс. В результате продемонстрирована возможность непрерывной работы в течение часа на частоте 100 Гц с высокой стабильностью излучения. Такие источники могут представлять интерес для исследований в области электромагнитной совместимости [20].

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Самое читаемое:

Оптимизация интегрированной системы управления глюкозо-паточным комбинатом
Автоматизация технологических процессов - этап комплексной механизации, характеризуемый освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления технологическими процессами (ТП) и передачей этих функций автоматическим устройствам. При автоматизации ТП получение, преобразование, передача и использование энергии, мате ...