射频爆磁压缩发生器的电磁脉冲产生机理研究

• 作 者: 肖军
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 射频FCG 电感计算 数值模拟

高功率电磁脉冲武器由于其能产生功率高、频谱宽的强电磁脉冲,所以它对电子设备的破坏性使其具有广泛的军事应用前景。射频爆磁压缩发生器(RF FCG)就是这样一种能产生强电磁脉冲的发生器,它具有小型方便、制作成本相对较低、脉宽窄、辐射能量高等优点。其结构是在传统的FCG基础上串联一个电容值较小的电容器,使发生器回路中产生高频振荡电流,通过辐射装置在极短时间内辐射出高能量电磁脉冲。本文首先从螺旋型FCG的基本原理入手,利用等效电路理论分析了螺旋型FCG的工作原理,分析了发生器的各个参数对电感压缩系数、磁通系数、电流放大系数、能量放大系数等的影响,利用数值方法模拟了发生器的电流和能量的变化情况。其次,通过合理的简化等效,即将定子螺线圈视作由单匝圆环电感串联而成,在此基础上我们建立了动态电感的计算模型,并对相关计算公式进行了修正。分析了各种磁通损耗因素,并给出了欧姆电阻和非欧姆等效电阻的计算模型。接着,在前面的讨论基础上,利用数值方法对射频FCG的等效电路方程进行了研究。通过对比分析几种不同电感变化形式以及求解相应情况下的电流和功率谱,指出了在理论研究中最接近实际情况的电感变化形式,并在此基础上讨论了提升振荡电流频率的方法。最后,讨论了部分射频FCG发生器的设计准则,重点讨论了馈电方式的选择判据,并通过对动态电感、动态电阻变化曲线的数学拟合并结合等效电路方程仿真了发生器的电流变化情况,验证了动态电感模型和动态电阻模型的正确性。