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电磁脉冲测试技术研究现状1 脉冲电场强流加速器系统、高压输电线、大功率开关以及核电磁脉冲(NEMP)、雷电电磁脉冲(LEMP)等工作或产生过程中引起的高电压、大电流瞬时信号，由于其强度大，变化快(上升沿 级)，在其周围环境中会激励出强烈的瞬变电磁骚扰，形成强脉冲电场。47869
强脉冲电场测试不同于普通的电场测试，它最主要的特点是：1、电场强度大，而且跨度大，从百伏每米到数万伏每米；2、非周期性，电场通常是脉冲式的，需要测试时域波形；3、变化快，上升沿及脉冲带宽是 级，辐射的带宽比较宽。
2 脉冲电场测试方法
根据对国内外脉冲电场测试方法的研究，大致总结为两种测试方法：一是天线直接感应的方法；二是基于电光效应传感器及光纤传输的光学调制的方法。虽说国内已经开始生产用于测试脉冲电场产品，由于技术不成熟，还是主要依赖国外技术，但是难以获得前沿技术。
天线直接感应法这种方法是采用宽带天线，直接获取瞬态电场信号，再经高频电缆将接收到的信号送入示波器进行显示处理。该种方法常用天线有以下几种：
1.双锥天线
无限长双锥天线是一种宽频带天线，其两半导体是端对端的无限锥形表面，但在馈电处有一个有限的缝隙。而在实际双锥天线设计中，天线必然为有限长，有限长双锥天线结构图如图1.1所示。
图1.1 有限长双锥天线结构图
有限双锥天线的频段与其锥角有关可通过增大锥角拓宽频带，但双锥天线的低频特性取决于其长度。实际天线制作中论文网，为实现天线的低频性能，双锥天线的尺寸将会非常大。由于天线的三维结构，导致天线的制作十分复杂，因此有限双锥天线的使用十分有限。在对其结构进行简化变形后，人们设计出一种蝶形天线（也成为双鳍天线），如图1.2所示。它是有限长双锥天线的平面形式，具有宽波束双向方向图，主瓣垂直于天线平面且是线极化的。但
双鳍天线结构示意图
由于电流在鳍的边缘突然中断，因此该天线的频带有限。因为双锥天线存在频带有限的
弊端，所以在强电磁脉冲环境中可能无法满足测试频带要求。
由陕西西安电子工程研究所王嘉煜、王欢、张帆研究设计出了一种同轴双锥电磁脉冲天线[3]。天线仿真模型如图1.6所示，此天线是为辐射高压宽带脉冲信号而设计的。天线以双锥结构为基础，选择半锥角为85°，锥顶半径为90mm，采取将锥顶拉伸的方式，使得双锥天线最终的总长度为150mm。在两锥顶处，输入脉冲为高压脉冲，高压脉冲幅值约为-30kV，脉冲前沿约为2ns，脉宽约为15ns。
在已有的-30kV 幅值、2ns 脉冲前沿的高压脉冲条件下，仿真的双锥天线能够实现中心频率在400MHz，其5m 处的rE 值为10.25kV，其天线因子数为0.34；在实际测量中，其辐射场波形与仿真结果相同，实验测量得到天线的中心频率为405MHz，5m 处具有9.86kV 的rE 值，天线因子数为0.32。该天线中心频率在400MHz，处于本文研究对象的频带之外，而且该天线拥有立体的双锥结构，制作困难，限制了该种天线的应用。
双锥天线仿真模型图
2. TEM喇叭天线
TEM喇叭天线是一种应用广泛的微波天线，一般喇叭天线的结构是由两个互成一定张角的三角形金属板构成，结构图如图1.4所示。
TEM喇叭天线结构图
该天线结构简单，而且由于其本身具有超宽带特性，对于电磁脉冲测试是一种较为理想的天线，但是为TEM喇叭天线的低频特性，需要的天线尺寸很大，限制了其应用。