过电离层核爆电磁脉冲信号模拟源的实现
核电磁脉冲弹

核电磁脉冲弹核电磁脉冲弹EMP弹在高空爆炸后释放出极强的γ射线进入密度不均匀的大气层,使空气发生电离后产生的电子以光速离开爆心,使爆心周围聚集了大量正离子形成强电磁场,电磁场高速向外辐射就产生了强电磁脉冲。
强电磁脉冲作用到电子系统、电子设备、通信系统中可产生很高的瞬时电压和电流,从而造成毁坏或瞬时干扰。
核弹头经过改造"剪裁",可使爆后总能量的40%转换成电磁脉冲。
制造核电磁脉冲弹的方法之一是在中子弹周围包一层材料,该材料的原子核与中子相互作用瞬间释放出高能γ射线。
简介核电磁脉冲弹它是利用在大气层以上的核爆炸,使之产生大量定向或不定向的强电磁脉冲,以毁坏敌方通信系统的核武器,简称EMP弹。
特点作用范围大EMP弹的特点一是作用范围大。
一枚100万吨当量的EMP在距地面400千米高空爆炸时,破坏半径可达到2 200千米,尤其是它"无孔不入":可通过管道、铁轨、孔隙、电缆、接线柱、天线等进入设备内部。
1962年6月9日,美国在太平洋约翰斯顿岛上空500千米爆炸了一颗140万吨当量核弹头,使1 280千米之外的夏威夷瓦胡岛上大面积停电、电话中断、收音机不响、各种电子仪器故障…后经专家研究才发现罪魁祸首是核电磁脉冲。
电场强度高二是电场强度高,可在大范围内产生强电场。
据美国专家估算,如果在美国中部城市圣路易斯上空402~483千米处爆炸一枚400万吨当量核弹,将在全美国大陆及北美大陆主要部分(殃及加拿大)上空产生每米5万伏场强,将使未经采取"加固"措施的通信、交通、国防、金融、公用设施的设备严重受损,其破坏方式主要是烧毁损坏电子设备和线路。
影响频谱宽三是影响频谱宽。
核电磁脉冲覆盖了目前军用和民用通信系统大部分频谱,并很容易通过各种输入端进入电子系统。
诞生1961年10月31日,苏联在新地岛上空35千米处进行空爆核试验,不料氢弹不仅毁灭爆心附近的一切,还对数千千米范围内的电子系统产生冲击,苏军地面的防空雷达被烧坏,无法探测空中的飞行目标;数千千米长的通讯中断,部队1个多小时处于无法指挥状态。
电磁脉冲

核驱动电磁脉冲原理电磁脉冲的频率一次核爆炸所释放出来的能量中,约有百万分之一为电磁脉冲。
他所包括的频率从几百赫兹到几百兆赫。
电磁脉冲的强度核爆电磁脉冲产生的电磁场强度在50000V/m这一数量级上,以下是核爆EMP 的强度和雷达与通讯设备电磁场强度的比较:电磁源强度(V/m)电磁脉冲 50000雷达 200通信设备 10电磁脉冲的性质电磁脉冲的波形很特殊,它上升急遽,形成一个比闪电波形还要陡峭的前沿;旗下降虽不像上升那样陡,但仍然比闪电陡。
因此他幅度大、持续时间短。
电磁脉冲的性质像核武器其它效应一样与武器当量、距离及炸高有关。
关于炸高,需考虑两种不同的情况,其一是大气层内的爆炸,一般经常是当量在几百千顿以下的武器。
这类核武器的最佳炸高较低或常用于地面爆炸,其目的主要是通过其非常明显的、强烈的作用使目标遭到破坏。
这种爆炸被称为内大气层爆炸,亦即在大气层里爆炸,所产生的电磁脉冲影响范围相当狭小。
第二种电磁脉冲影响力要比第一种大的多了,他由外大气层核爆产生,爆炸高度能达到100km以上,当量也在百万吨的范围以上。
这种爆炸被称为外大气层爆炸,其产生的电磁脉冲所覆盖的面积可达几千平方公里,对通信和预警系统造成的威胁最大。
1.内大气层电磁脉冲内大气层电磁脉冲一般是在核爆的百分之几秒的瞬间,由γ射线的光子与大气分子进行碰撞而产生的。
第一阶段是γ射线光子与大气分子进行碰撞时,碰撞出的电子以接近光速的速度远离爆心,留下带正电的空气分子。
电贺的分离在近距离范围内产生了一个每米几十万伏特的强电场和一个每米几千安培的伴生磁场。
电场的强度与方向取决于几种因素,若大气与辐射是均匀的,则电子与正离子的分布也同样是均匀的,因而将不会有脉冲发生。
然而地面、空气密度梯度的存在以及光子非均匀的辐射等综合不平衡性,导致最终产生出一个与电场方向垂直的脉冲。
在第二阶段中,在电子与正离子静电引力的作用下,电子先是停止远离,然后便被吸引回爆心,这就导致电场强度下降约90%。
高空核爆炸电磁脉冲E3效应对电网的影响研究

E3 (t ) Ei (t ) E j (t )
其中
式中: t 1 , 其中
ki E0i (e i e i ), 1 Ei (t ) 0, 1 E0i 0.04V / m i 0.02s 1 i 2s 1
, ,
,
ki 1.058
。
k E (e j e j ), 1 E j (t ) j 0 j 0, 1 E 0.01326V / m j 0.015s 1 j 0.02s 1 k j 9.481 式中: t 1 , 0 j , , , 。
B VAB E dl
A
在特殊情况下,如果地面电场是均匀的(大小和方向不随位置变化),式的积分与路径无关, 地电场在线路上的等效电压源可以简化为
VAB LAB ( E x sin E y cos )
其中 L AB 为线路两端间直线距离, E x 、 E y 分别为本段内地面电场的北向、东向分量,0 为端点 连线与 y 轴(东向)之间的夹角。 (3) E3 在电网上感应电流的计算 当电网节点很多时使用回路电流法或节点电压法形成电路的矩阵方程比较繁琐,而且在计算 时,对应每一个时间步都要求解一次线性方程组,运算速度缓慢,为便于计算机编程和提高计算 程序的运行速度,本文基于文献[11]和文献[16]的计算方法使用了 LP 方法。
2
电网元件的等效
典型高压输电线路系统如图 1 所示。发电机经升压变电 T1 连接输电线路。L1 和 L2 线路两端 接有并联电抗器 Xs。线路又经降压变压器 T2 接入高压输电系统。XD 为高压输电系统以外的电力 系统等效阻抗 [10]。
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2012 年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集
《计算机网络(第7版)谢希仁著》第二章物理层要点及习题总结

《计算机⽹络(第7版)谢希仁著》第⼆章物理层要点及习题总结1.物理层基本概念:物理层考虑的是怎样才能再连接各种计算机的传输媒体上传输数据⽐特流,⽽不是指具体的传输媒体2.物理层特性:机械特性,电⽓特性,功能特性,过程特性3.数据通信系统:分为源系统(发送端)、传输系统(传输⽹络)、⽬的系统(接收端)三⼤部分,通信的⽬的是传送消息,数据是运送消息的实体,信号则是数据的电⽓或电磁的表现,通信系统必备的三⼤要素:信源,信道,信宿4.信号: (1)模拟信号(连续信号) 代表消息的参数的取值是连续的,连续变化的信号,⽤户家中的调制解调器到电话端局之间的⽤户线上传送的就是模拟信号。
(2)数字信号(离散信号),代表消息的参数的取值是离散的。
⽤户家中的计算机到调制解调器之间,或在电话⽹中继线上传送的就是数字信号。
在使⽤时间域(或简称为时域)的波形表⽰数字信号时,代表不同离散数值的基本波形就称为码元。
在使⽤⼆进制编码时,只有两种不同的码元,⼀种代表0状态⽽另⼀种代表1状态。
(1码元可以携带的信息量不是固定的,⽽是由调制⽅式和编码⽅式决定的,1码元可以携带n bit的信息量,可以通过进制转换和多级电平)5.信道 (1)基本概念:信道⼀般⽤来表⽰向某⼀个⽅向传送信息的媒体,⼀条通信电路往往包含⼀条发送信道和⼀条接收信道。
(2)通信双⽅的交互⽅式: ①单⼯通信(单向通信):即只能有⼀个⽅向的通信⽽没有反⽅向的交互,例如:⽆线电⼴播,有线电⼴播 ②半双⼯通信(双向交替通信):即通信的双⽅都可以发送信息,但不能双⽅同时发送(当然也就不能同时接收)。
这种通信⽅式是⼀⽅发送另⼀⽅接收,过⼀段时间后可以再反过来。
例如:对讲机 ③全双⼯通信(双向同时通信):即通信的双⽅可以同时发送和接收信息。
例如:打电话 (3)调制和解调 原因:信源的信号常称为基带信号(即基本频带信号)。
像计算机输出的代表各种⽂字或图像⽂件的数据信号都属于基带信号。
核电磁脉冲的原理及防护

(3)观察孔与显示孔:该类型孔面积和最大线度尺寸较大,其设计的关键在于屏蔽透光材 料的选择与装配结构的设计。
(4)连接器与机箱接缝:这类缝的面积与最大线度尺寸均不大,但由于在高频时导致连接 器与机箱的接触阻抗急剧增大,从而使得屏蔽电缆的共模传导发射变大,往往导致整个设备 的辐射发射出现超标,为此应采用导电橡胶等连接器导电衬垫。
电磁波的能量密度包括电场分量能量密度和磁场分量能量密度,其场源总能量密度由 下式确定:
电场分量能量密度
(式 3-3)
磁场分量能量密度
(式 3-4)
场源总能量密度
(式 3-5)
核电磁脉冲的电场强度最大可达 100KV/m,是无线电波电磁场的几百万倍,若电力电 缆的波阻抗为 10~50Ω计算,依据其电场变化,其在 10~20μs 间在电源线路脉冲电流峰 值将大于 100KA。
依据核电磁脉冲特点及军用设备使用条件,可分为设备电源、外置通讯天线馈线、信号 传输线三部分对核电磁脉冲进行防护。
(1)设备电源的防护
电源线路的波阻抗 Z 为一常量,其大小决定于单位长度导线的电感和电容,它是一个 具有阻抗的量纲,故称之为波阻抗,并用 Z 来表示即:
(式 3-2) 架空导线的L0≈1.6×10-6 H/m,C0≈7×10-12 F/m,代入(式 3-2),可得架空线的波阻 抗为 470Ω。如果将电力电缆的L0和 C0代入,可得电力电缆的波阻抗为 10~50Ω。
B、电磁屏蔽中需要注意的问题
电磁屏蔽的原理是由金属屏蔽体通过对电磁波的反射和吸收来屏蔽辐射干扰源的远区 场,即同时屏蔽场源所产生的电场和磁场分量。由于随着频率的增高,波长变得与屏蔽体上 孔缝的尺寸相当,从而导致屏蔽体的孔缝泄漏成为电磁屏蔽最关键的控制要素。
电磁脉冲武器原理

电磁脉冲武器原理电磁脉冲武器原理是指利用电磁波产生的瞬时高能电磁脉冲来攻击和破坏敌方电子设备的一种新型武器。
电磁脉冲武器的研究和发展应用具有极高的军事和民用价值。
电磁脉冲(EMP)是指当高空核爆炸或其它高能源爆炸物引起的电离,电离层再加速和辐射造成的一连串电磁波瞬时脉冲。
电磁脉冲武器的工作原理,正是利用这个特殊的电磁现象进行攻击。
其有效范围可达数百公里,能对目标造成长时间持续的破坏。
电磁脉冲武器包括高功率微波武器、电磁炮和爆炸聚变型电磁脉冲武器等。
高功率微波武器是电磁脉冲武器中的代表性武器之一。
其工作原理是利用微波电磁波的高频特性,将高能量的电磁波辐射到目标电子设备上,形成强烈的瞬时高电压、高电流脉冲,进而使设备损坏或瘫痪。
电磁炮原理类似于磁轨加速器,通过瞬时通电,让铁轨上的电流产生强磁场,使得炮弹在轨道上运动加速。
当炮弹离开轨道时,因为离子体受到电磁力的作用,会释放出大量电子,形成高能电磁脉冲,进而破坏敌方电子设备。
爆炸聚变型电磁脉冲武器的原理是通过小型核弹爆炸后产生的高温、高压等条件使得受到核爆炸影响的部分空气电离,形成大量的高温、高密度等离子体,并在几微秒内高速移动,从而产生高能电磁脉冲,对设备进行摧毁。
电磁脉冲武器在现代战争剧烈发展的大背景下,发挥着越来越大的作用。
在作战中,其可以以极高战斗效能攻击敌方电子设备,从而使其失去作战能力,极大地削弱敌人的战斗力。
电磁脉冲武器在现代战争中的应用不仅限于攻击敌方电子设备,还包括干扰电子信号、侦察和情报收集等领域。
电磁脉冲武器还具有潜在的民用用途,如防止恶意电磁波攻击、保护电子设备安全和电磁环境监测等方面。
电磁脉冲武器的应用也面临着众多挑战。
在电磁脉冲武器的研制中,需要解决高能电磁波辐射对人体和环境产生的潜在危害问题。
电磁脉冲武器的研制需要高超的技术支持,包括新材料、高功率电极、高频电子管等方面的技术。
电磁脉冲武器研制的成本十分昂贵,需要大量的资金投入和技术人才支持。
电磁脉冲的原理

电磁脉冲的原理电磁脉冲(Electromagneticpulse,EMP)是一种强烈的电磁辐射,能够对电子设备、通信系统、能源系统等造成破坏。
电磁脉冲的产生与传播是一个复杂的物理过程,涉及电磁场、电磁波、电磁辐射、电磁干扰等多个方面的知识。
本文将从电磁脉冲的原理入手,对其产生、传播、影响等方面进行介绍。
一、电磁脉冲的产生电磁脉冲的产生有多种方式,其中最常见的是高空核爆炸产生的电磁脉冲(HEMP)。
核爆炸时,高能粒子和辐射能量会产生大量的电磁波,这些电磁波会随着大气电离层的存在而被反射、折射和散射,形成一种强烈的电磁脉冲。
除了核爆炸,雷电、电子加速器、高功率电磁波装置等也能产生电磁脉冲。
二、电磁脉冲的传播电磁脉冲在传播过程中会受到电离层、电磁波传播损耗、地形地貌等多种因素的影响。
一般来说,电磁脉冲的传播距离与频率有关,高频电磁脉冲传播距离较短,低频电磁脉冲传播距离较远。
此外,电磁脉冲在传播过程中会与地球磁场相互作用,形成一种磁场效应,进一步加强了电磁脉冲的破坏力。
三、电磁脉冲的影响电磁脉冲对电子设备、通信系统、能源系统等造成的影响是非常严重的。
电磁脉冲的辐射能量能够破坏电子设备中的电子元件,导致设备失效。
通信系统受到电磁脉冲的影响后,信号传输会受到干扰或者中断,导致通信系统失效。
能源系统受到电磁脉冲的影响后,电力设备会失灵,导致能源系统瘫痪。
因此,电磁脉冲对国家安全和社会稳定造成的威胁是不容忽视的。
四、电磁脉冲的防护为了防止电磁脉冲对电子设备、通信系统、能源系统等造成破坏,需要采取相应的防护措施。
一般来说,电磁脉冲的防护措施可以分为三个层次:硬化、隔离和屏蔽。
硬化是指通过设计和制造电子设备来提高其抵御电磁脉冲的能力。
隔离是指将电子设备、通信系统、能源系统等与外界隔离,减少电磁脉冲对其的影响。
屏蔽是指通过使用屏蔽材料或者屏蔽结构来减少电磁脉冲对电子设备、通信系统、能源系统等的影响。
五、结语电磁脉冲是一种强烈的电磁辐射,对电子设备、通信系统、能源系统等造成的影响是非常严重的。
一种多频点干扰信号产生方案

一种多频点干扰信号产生方案姚昆;杨霄鹏;杨栋;陈强【摘要】在电子对抗领域,通常以同时输出多个载波信号对跳频等抗干扰通信实施干扰.分析了针对跳频通信的各种梳状拦阻式干扰方案的优缺点,设计了一种基于锯齿波线性调频技术的干扰方案.该方案能在保持时域等幅波形的前提下,产生多个离散的梳状谱,有效利用功率放大器的功率容限,适合于通信训练中模拟干扰环境.同时给出了基于数字信号处理器(DSP)、ROM、RAM,以及信号产生软件包组成的数字化多频点干扰信号产生器的实现,并对实现结果进行了分析.%In the field of electronic countermeasures, usually handles multiple carrier signals such as interference with communications on the implementation of frequency hopping interference. Analysis of frequency hopping communications for a variety of pectinate spectrum jamming the advantages and disadvantages, design a linear frequency modulation technology based on the interference of saw-tooth solutions. The program can maintain the time-domain waveforms under the premise of equal amplitude, resulting in multiple discrete pectinate spectrums, and the effective use of the power amplifier sufferance for interference in the training simulation environment Also given based on digital signal processor (DSP), ROM, RAM, and signal generation software package composed of a digital multi-frequency interference signal generator implementation, and achieving the results are analyzed.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2011(019)012【总页数】4页(P127-129,132)【关键词】跳频通信;干扰;梳状谱;调频;DSP【作者】姚昆;杨霄鹏;杨栋;陈强【作者单位】空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077;空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077;空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077;空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077【正文语种】中文【中图分类】TN975随着信息技术的迅猛发展,信息作战已成为贯穿高技术作战全过程的重要作战行动,运用电子对抗手段干扰敌通信、导航等信息系统是信息作战中电子战的重要内容。
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基 金 项 目:博 士 后 科 学 基 金 面 上 资 助 ( 0 9 4 13 ) 20 0 5 5 0 。 作者简介 : 庞新 良(9 8一) 女 , 17 , 湖南 韶山人 , 副研究
员 , 士 , 究方 向: 爆 电磁脉 冲模 拟、 别 与探 博 研 核 识
测。
28 4
的相速度不同 , 造成波包的分离 , 频率高的电磁 波相 速度 快 , 频率 低 的 电磁波 的相 速度慢 , 信 使 号成色散特性 , 因此通过电离层后电场分值衰 减 , 频 部 分 被 反 射 掉 , 频部 分 ( 于 3 低 高 高 0
的意 义。
收稿 日期 :0 1— 7—1 21 0 3
1 过 电离层 核 爆 电磁 脉 冲信 号 特 性及 模拟源设计原理
大气层核爆 电磁脉冲信号属 于瞬态信号 , 纵向传输通过 电离层时发生折射、 反射、 色散 , 频率低于等离子体特征频率的波不能通过电离 层 - ] 而且不 同频率 的 电磁波 在 电离层 中 9a 。 0
中图分类号 : T 1 L9 文 献标 识码 : A 文章编号 : 0 5 -9 4 2 1 ) 304 - 280 3 ( 02 0 -2 80 4
目前核 爆 电磁脉 冲模拟 装置 通常 采用 模拟 电路 实 现 , 均是 对 于核 爆 电磁 脉 冲 大 气层 内 且
等研制的峰值电压高于 2 V, 6k 上升 时间小 于 2 8n 纳秒脉冲源(06 ) , . s 20 年 J这些电磁脉冲 模拟设备可用 于模拟大强度、 快前沿 的核爆 瞬 态电磁脉冲波形 , 其主体 由脉冲高电压发生器 、 照射 器 和 终 端 负 载 组 成 。高 压 发 生 器 由 Max r
置 , 论文基 于 D P+D S数字 电路实 现 3 本 S D O M z 30M z H ~ 0 H 频率呈色散特性的瞬态信号的 输出, 其输出频率的最小控制周期为 4n 。天 s 基核 爆探 测是 现代 核爆探 测技 术 的一个 重要 发
展方向, 开发 过 电离 层 核爆 电磁 脉 冲信 号 模 拟 装置 , 验证 星载 核爆 监 测设 备 的功 能 和技 术 指 标 , 卫 星在 轨 核爆 探 测 技术 的发 展具 有 重 要 对
发生 器 、 主开关 和 峰化 电容器 构成 , 利用 峰化 电
的大强度、 快前沿 的瞬态 电磁脉 冲波形 进行模
拟 , 如 美 国 的 A E S模 拟 器 ( 97 年 ) 例 LC 16 、 T E T E模拟 器 ( 90年 ) O I 拟 器 和 R SL 18 、 WL I模
E P E S电偶 极子模拟器 (9 8年 ) M RS 18 等 J ,
脉 冲信号 高频部分出现的时刻早 于低频部 分 出现的时 刻。基于 D P+D S数字 电路 实现 了 3 z S D 0MH ~
30M z 0 H 频率 色散瞬态脉 冲信号 的输 出 , 其输出频率 的最小控制周 期为 4n, s幅值可调 、 波形规则 、 可靠 性高 、 调试方便 , 实验证 明模拟信号反 映了大气层 核爆 电磁脉冲信号过电离层后的主要特征。 关键 词 : 电磁脉冲 ; 电离层 ; 核爆 过 信号模拟 ;S ;D 90频率色散 D P A 91 ;
MH ) 电离层 色散 , 散后 的 电场成 为 一个 衰 z被 色
1 H 的晶振信号作为时钟输入 , 0M z 主频最高为
4 z 自带 S I 口¨ 0MH , P接 。D S选 用 A D D公 司
的 A 9 1 , D 9庞新 良, 常芸芬 , 范江兵 , 宁王 师, 曹保 锋
( 防化研究院 , 北京 120 ) 0 2 5
摘要: 设计一种数字式 核爆 电磁脉冲信号源模拟装置 。大气层核爆 电磁脉 冲纵向传输经过 电离层 后 的信号 属于瞬态脉冲信号 , 频率范围为 3 H ~ 0 H , 电离层 对电磁脉 冲信号 的色散特 性 , 0M z 30M z因为
时钟输出信号作为时钟输入 , 通过设置 D S内 D 部 P L 4 H 时钟输入2 L 将 0M z 5倍频 , D S 使 D 系 统时钟频率提高至 1G z此时 D S可获得最 H, D 大 40M z 0 H 的输 出信号。 2 2 硬 件 电路 原理 .
硬 件 电路 主 要 由电源 、 晶振 、 S 、 D 、 D P D S 时
第3 2卷
21 0 2年
第 3期
3月
核电子学与探测技术
Nu l a l c o is& Dee t n T c n lg ce r E e t n c r tci e h oo y o
V0 . 2 No 3 13 . Ma . 2 2 r 01
过 电 离层核 爆 电磁 脉 冲信 号模 拟 源 的 实现
俄 罗斯 的 S M E P—M5 H C G一1/ 0 T R M、 V P 23、O —
容器使产生的高压脉冲前沿变陡。国内至今尚
无模 拟过 电离层 后 的大气 层核 爆 电磁脉 冲 的装
N D A O和 Mok 模 拟 器 等 J我 国西 北 核 技 术 si ,
研究所孙蓓 云等研制 的 5 V, n 前沿高压 0k 1 s 脉冲源 (06年) , 20 J西北核技术研究所汤俊萍 等研 制 的 30 k , s脉 冲 电 压 源 ( 07 0 V 3 n 20 年) , J军械工程学 院静 电与 电磁 防护研究所 范丽思等研制的 80k 0 V雷电磁脉 冲场模 拟器 (07年 ) , 京航空 工程技 术研究 中心侯 民 20 J北 胜等 研 制 的 前 沿小 于 1 n 0 s的 电磁 脉 冲源 (0 7年) , 20 … 东南大学 电磁兼容研究室陈炜峰