多根贯通导线对屏蔽体内电路电磁干扰影响的仿真研究

仿真研究了两根贯通导线对屏蔽体内印制电路板终端负载的影响。研究表明,贯通导线与屏蔽体外的电磁脉冲波耦合,可使传入屏蔽体内印制电路板终端负载上的电压增大很多;当双线连接时,不仅存在着空间辐射干扰波通过导线吸收传导进入电路而产生的干扰电压,而且还存在着两线间串扰电压。实验结果可知,随着频率的增加,线间串扰增大,在终端负载产生的总干扰电压,比只有通过线吸收传导进入电路产生的电压要大。这些工作对电子系统的设计和安装具有指导意义。     

二极管的径向绝缘设计及阴极特性研究

介绍了二极管真空绝缘中真空沿面闪络的理论、绝缘结构设计的要点以及沿面闪络域值的估算方法,提出了二极管结构优化设计的思路和方法,通过数值计算对二极管的径向绝缘结构进行了设计优化,一方面降低了三相点的电场强度和绝缘体沿面电场强度,另一方面提高了绝缘体表面的沿面击穿场强。实验结果表明,优化后的二极管绝缘结构满足设计指标,在正常工作电压下未发生击穿现象,并进一步对天鹅绒阴极二极管发射电流的幅值特性和脉宽特性进行了初步研究。     

高阈值场发射屏蔽材料电性能实验研究

高域值场发射屏蔽材料为采用特殊工艺在不锈钢等金属材料表面覆盖一层绝缘薄膜,使金属表面的场致电子发射域值提高,有效防止金属材料表面局部场强过高导致电击穿的现象发生。为了检验和测试该屏蔽材料的实际性能,设计了屏蔽材料场发射域值的测试方案,采用电流测量方法判断经过屏蔽材料处理后的阴极头是否有电子发射,并通过阴极头的电压测试确定阴极头发射电子时的电压,通过数值模拟计算确定阴极头的发射域值。构建了实验测试平台,采用1 MV/100 kA电子加速器作为高压脉冲功率源,以平面二极管作为负载,二极管阴极头为实验样品。实验中分别测试了普通不锈钢阴极头的场发射域值和经过屏蔽材料处理后阴极头场发射域值,结果表明,普通不锈钢阴极头的场发射域值在450 kV/cm附近,而经过特殊工艺处理后的阴极头场发射域值在630 kV/cm附近,场发射域值约提高40%。     

1 MV杆箍缩二极管辐射特性实验研究

依据现有的实验室驱动源能力建立杆箍缩二极管（RPD）粒子模拟计算模型，获得了工作电压为1 MV的RPD电参数特性及电子、离子时空分布特性，并设计了RPD实验装置。在1 MV驱动源平台上开展了实验研究，实验中采用B dot、D dot、热释光剂量片和SiPin二极管测试了RPD电流、电压、辐射剂量和光脉冲信号，分析了RPD电参数及X射线辐射特性。结果表明，阳极采用1.5 mm钨时，1 MV电压下1 m处辐射剂量约1 R，并得出剂量与电压Ud、电流Id的关系式D(R=1 m)=120U1.55d∫Iddt；二极管阻抗范围为26.4~36.7 Ω，空间电荷限制阶段平均阻抗下降率大于2 Ω/ns，磁绝缘阶段平均阻抗下降率小于0.5 Ω/ns；光脉冲宽度较电压脉冲宽度约缩短20%~30%，与电压、电流的关系为∝IdU1.55 d。实验测试的剂量和光脉冲信号结果与拟合计算式计算结果符合较好。     

周期慢波结构高频特性的仿真研究

由于理论方法数值计算量大以及与实际复杂结构差别大,同时实验测试方法误差大、且高次模难激励。针对这些算法的缺点,采用理论和数值模拟结合方法从而克服上述方法不足,仿真研究了圆柱载膜波导慢波结构的色散特性,其结果和理论计算结果模拟比较,二者吻合。研究表明圆柱载膜波导慢波结构的谐振频率(同一模式下)与载膜半径成正比、与周期成反比;同时表明上述方法计算简单,省去了繁琐的求解方程过程。最后给出各个模式电场分布,对研究分析束波互作用提供依据。     

高功率二极管真空绝缘结构设计与实验

介绍了二极管真空绝缘中真空沿面闪络理论、绝缘结构设计要点以及沿面闪络域值估算方法,提出二极管结构优化设计的思路和方法,通过数值计算对一种高功率二极管真空绝缘设计进行了优化,一方面降低了三相点的电场强度和绝缘体沿面电场强度,另一方面提高了绝缘体表面的沿面击穿场强,从而大大改善了二极管绝缘体的绝缘性能,延长其使用寿命。实验结果表明优化后的二极管绝缘结构满足设计指标,在正常工作电压下未发生击穿现象。     

贯通导线对腔体内电路电磁干扰影响的仿真研究

研究了无贯通导线时干扰源发出的电磁脉冲波通过贯通孔耦合进入屏蔽体内对印制电路板终端负载产生干扰电压,并仿真了干扰源与线之间的距离以及线长度变化时对电压产生的影响.研究表明贯通导线通过与屏蔽体外的电磁脉冲波耦合,可使传人进屏蔽体内印制电路板终端负载电压增大很多,同时随着导线与干扰源距离的缩短终端负载于扰越大,而线的长度变化时,终端负载干扰电压与线和干扰源的相对位置有关,低频时相对位置对称干扰大,高频时随着相对位置不对称性增大其干扰增大.这些工作对电子系统的设计和安装具有指导意义.     

带慢波结构的虚阴极振荡器

为探索新型高效率微波器件,受其它带慢波结构器件的启发,设计了由微波预调制腔、慢波结构腔和 微波提取腔组成的新型虚阴极振荡器。研究表明,由于慢波结构的存在,束-波转换效率高于普通虚阴极振荡器,在 电压550kV、电流16kA 下,可以获得频率为1. 95GHz,1. 4GW 的周期平均功率,16%的转换效率。随后在加速器平台 进行了初步的实验研究,获得了辐射功率约600MW,频率约1. 94GHz 的微波输出,频率单一,可实现锁频。分析知, 由于阴极制作过程导致电子发射不均匀是影响效率的主要原因。实验所测得的束-波转换效率达5%,表明该结构 的高功率微波器件可以提高束波转换效率。     

带细缝屏蔽腔体耦合特性的仿真研究

带细缝屏蔽腔体耦合特性的分析对电子产品的设计、电子产品电磁兼容的预测具有重要的理论价值和应用价值.应用三维FDTD建模计算带细缝屏蔽体在外部干扰源作用下,屏蔽体内部的电场情况.当采用增强数值算法处理细缝时,计算的空间网格尺寸划分比腔体细缝尺寸大,可以减少计算时间和计算机CPU与内存资源利用率,所以本文应用了FDTD中的增强数值算法进行仿真研究,并得出结果进行分析.     

基于低压直流供电的100 kV重频高压电源

为了满足小型化、重频化脉冲功率装置在无市电供应环境下的充电需求,研制了一种紧凑型重频高压电源。电源使用30 V低压直流供电,分别采用初级储能电容和多模块串联叠加结构实现输出功率的放大和100 kV高压的输出;通过仿真实验拟合输出电压和功率曲线,进而分析了模块和整机的性能;然后对电源各器件进行结构设计并完成了硅凝胶灌封;最后采用两组充电运行实验测试了电源系统的性能指标。最终测试结果表明:电源能够对320 nF电容负载充电至100 kV;平均充电功率大于10 kW;充电频率1~10 Hz可调;实际电源装置的输出功率小于仿真结果,可能是由反馈电流信号纹波过大和组装的等效阻抗更大所引起。该结果验证了重频高压电源技术方案的可行性,并为研制更高性能的紧凑型重频高压电源奠定了基础。