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Keywords : electromagnetic pulse ammunition, high power , pulse modulation , inductive energy storage , EEOS
目 次
1 绪论 3
1.1 脉冲功率调制技术研究的意义 3
1.2 脉冲功率调制技术的国外发展现状 4
1.3 脉冲功率调制技术的国内发展现状 5
1.4 脉冲功率调制技术在弹药领域的应用 6
1.5 本文的研究目的与内容 7
2 脉冲功率调制技术 9
2.1 电磁脉冲弹药环境对系统的要求 10
2.2 常用脉冲功率调制方式 10
2.1.1 电容储能调制方式 12
2.1.2 电感储能调制方式 16
2.1.3 电容与电感组合储能调制方式 19
2.3 脉冲调制方式对比与选择 21
2.4 小结 23
3 脉冲调制方式的具体参数设计 24
3.1 初始脉冲源与末端负载特性 24
3.1.1 爆炸磁通量压缩发生器 24
3.1.2 电磁脉冲天线 26
3.2 脉冲功率调制方案的具体设计 28
3.2.1 电爆炸金属导体断路开关 28
3.2.2 电感储能脉冲调制系统的设计 30
3.2.3 脉冲变压器的设计 31
3.3 小结 33
4 脉冲功率调制方案的仿真分析 34
4.1 仿真软件PSPICE简介 34
4.2 电爆炸金属丝的建模与仿真 34
4.3 电感储能脉冲调制电路的建模与仿真 43
4.4 脉冲变压器的建模与仿真 44
4.5 整体脉冲调制电路的建模与仿真 46
4.6 小结 48
5 脉冲功率调制方案的实验研究 49
5.1 实验原理与设备 49
5.2 实验结果与分析 50
5.3 实验与仿真的对比分析 53
5.4 小结 54
结 论 55
致 谢 57
参考文献58
1 绪论
1.1 脉冲功率调制技术研究的意义
脉冲功率调制技术是研究高电压、大电流、高功率、短脉冲的产生与应用的一门新兴科学技术，在近50年中全世界范围内得到了迅猛发展。很多脉冲发生器对脉冲宽度、上升沿时间等参数也有一定的调节控制功能，在广义上来说，脉冲发生器也可归入脉冲调制系统范畴。因其本身所拥有的应用潜力，脉冲功率调制技术在粒子加速器、雷达发射、等离子体物理、大功率激光器、高功率微波、电磁驱动、强电磁脉冲辐射、金属电磁成型、X射线照相、食品消毒、除尘防垢等军事、民用、工业、医疗、科研领域的应用十分广泛[1-5]。图1.1为某脉冲激光发生系统。
脉冲输出波形的上升沿、下降沿和脉冲宽度等对系统的性能有着重要影响[6]，如何调制脉冲使其达到预期的理想波形就成为了技术关键。
图1.1 某脉冲激光发生系统
在电磁脉冲武器新概念提出之后，电磁脉冲系统成为了世界各国国防军事领域的研究热点。很多新概念武器装备都利用到了脉冲调制技术，如强激光武器、粒子束武器、电热炮、电磁轨道炮、电装甲防护等。随着各国将尖端电子技术全面应用于军事设备，即使军事实力强如美国，也非常容易受到电磁脉冲武器的威胁。尖端电子技术主要基于半导体元器件，它们对电压波动十分敏感，面对高功率的电磁脉冲攻击更是几乎无法正常工作。随着爆炸磁通量压缩技术的问世，以强电磁脉冲波毁伤敌方军事设备为目的的电磁脉冲弹药和电磁脉冲防护系统成为了各国研究的热点[7-8]。脉冲功率调制系统就是为了提高电磁脉冲的输出功率，以期望达到更好的电磁脉冲毁伤效果。由此可见，脉冲功率调制技术的研究已经成为国防领域新武器技术发展的重要方面。