Генератор электромагнитного импульса
ELECTROMAGNETIC PULSE GENERATOR

Данное изобретение относится к области получения импульсов электромагнитного излучения (далее - ЭМИ), а точнее к генераторам электромагнитных импульсов (далее - ГЭМИ).
Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при формировании однократных прямоугольных импульсов ЭМИ для проведения испытаний на электромагнитную совместимость радиоэлектронной аппаратуры.
Известна конструкция ГЭМИ, описанная в [1]. Ее схематичное изображение приведено на рисунке 1.
Данная конструкция ГЭМИ имеет несколько недостатков.
Во-первых, в такой конструкции формирующий элемент 2 выполнен в виде плоского конденсатора, что при формировании однократного прямоугольного импульса с плоской вершиной при наличии у конденсатора существенной величины индуктивности вызывает определенные трудности.
Во-вторых, в данной конструкции между источником энергии 1 и формирующим элементом 2 отсутствует срезающий разрядник, позволяющий исключить влияние источника на параметры формируемого импульса ЭМИ после пробоя обостряющего разрядника 3. В частности, на такую характеристику, как длительность импульса.
В-третьих, и это, наверное, самый главный недостаток, наличие в данной конструкции ГЭМИ согласующего и трансформирующего узла 4 очень сложной конструкции. Он состоит из 5-ти участков линий с разной геометрией (коаксиальная и плоская геометрия) и средами (трансформаторное масло и воздух). А если учесть, что основной трудностью, возникающей при создании ГЭМИ, является построение широкополосного перехода от коаксиального тракта генератора, заполненного изоляционной средой, к полосковой линии с воздушной изоляцией, то такую сложную систему очень трудно и предварительно рассчитать, а в последующем и изготовить. Поэтому рефлектограмма тестового измерения полученного тракта показала, что в данной конструкции избежать искажений менее 15% практически не удается.
Из известных конструкций ГЭМИ наиболее близким по технической сущности является установка УИН-ЭМИ, описанная в [2]. Эта конструкция ГЭМИ схематично изображена на рисунке 2.
фл
Данная установка предназначена для формирования однократного прямоугольного импульса ЭМИ с длительностью  где  - физическая длина формирующей линии с волновым сопротивлением z, ε - относительная диэлектрическая проницаемость среды в формирующей линии и с - скорость света в вакууме.
Основным недостатком этой конструкции ГЭМИ также является наличие согласующего и трансформирующего узла 4. Он должен обеспечивать плавный безотражательный и неискажающий переход однократного прямоугольного импульса ЭМИ от формирующего элемента 2 к полеобразующей системе 5. А это, как уже отмечалось, в практическом исполнении достаточно трудно из-за различий конструкций и сред формирующего элемента 2 и полеобразующей системы 5. В результате, как правило, в полеобразующую систему приходит не прямоугольный импульс, а импульс, сопровождаемый дополнительными отраженными импульсами. Поэтому и в данной конструкции ГЭМИ рефлектограмма тестового измерения полученного тракта показала, что избежать искажений менее 10% практически не удается.
фл
c
фл
c
фл
Целью настоящего изобретения является создание такого ГЭМИ, где гарантировано, независимо от конструкций формирующего элемента в виде формирующей линии с волновым сопротивлением z и полеобразующей системы в виде полосковой линии, в результате его работы формируется однократный прямоугольный импульс ЭМИ с длительностью  без искажений и отражений. Это достигается установкой между срезающим разрядником 6 и началом формирующего элемента 2 согласующего резистора с сопротивлением R, равным по величине волновому сопротивлению z, а, именно: R=z. Предлагаемая конструкция ГЭМИ схематично изображена на рисунке 3.
c
фл
кл
Здесь в отличие от прототипа - установки УИН-ЭМИ (рисунок 2) установлен согласующий резистор 8. Такое конструктивное выполнение ГЭМИ позволяет в результате ее работы получить однократный прямоугольный импульс ЭМИ, несмотря на возможное несогласование согласующим и трансформирующим узлом 4 формирующего элемента 2 с полеобразующей системой 5. Это достигается за счет согласования начала формирующего элемента 2 согласующим резистором 8 (R=z) в момент срабатывания срезающего разрядника 7 от управляющего импульса, приходящего по кабельной линии 6, через время, равное π=π/2, после пробоя обостряющего разрядника 3. В отличие от прототипа возможные отраженные сигналы от согласующего и трансформирующего узла 4 не будут повторно отражаться от начала формирующего элемента 2 и приводить к возможным нежелательным результатам, приведенным на рисунке 4.
фл
пол
фл
пол
Здесь приведены формы напряжения U и тока I в полеобразующей системе при формировании импульса ЭМИ с длительностью  в случаях, когда z<z (рисунок 4а) и когда z>z (рисунок 4б).
ЛИТЕРАТУРА
1. Альбетков С.В., Сахаров К.Ю. и др., Генератор мощных электромагнитных импульсов с субнаносекундным фронтом, ПТЭ. 1993, №6.
2. Каменский В.А., Кудинкин А.Г., Сафронов С.М., Импульсный источник электромагнитного поля комплекса УИН-ЭМИ, ВАНТ. 2003, вып. 3, с. 116.