脉冲信号源分压器的研制

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现代社会中,电磁干扰无处不在。其中,脉冲电场对人们的生产生活造成的危害也在与日俱增,核电磁脉冲、雷电电磁脉冲、高功率微波器件及静电放电电磁脉冲等自然及人为产生的脉冲电场极易对周围环境造成严重的损害甚至破坏。因此有必要对高压脉冲进行一定的研究,而在高压脉冲的产生、测试系统的搭建中,分压器对测试系统的性能影响很大,是其中的一个关键部件。本文采用阶梯过渡、渐变过渡进行阻抗匹配和加装套筒电极的方法设计、制造出适合测试高压脉冲的电阻式分压器。主要研究内容如下:  1.介绍了关于高压脉冲、计算电磁学的方法和仿真软件、传输线的基本理论以及有关阻抗匹配的问题。选择HFSS和CST作为仿真软件,采用锥形过渡的形式进行阻抗匹配。  2.电阻式分压器设计中材料的选取很重要。外壳采用铝和铜;第一级高压臂电阻采用高压固态电阻,可以弥补液体电阻易挥发、不稳定的缺点;低压臂电阻采用金属膜电阻,优点是电感量小;绝缘材料采用聚四氟乙烯。  3.为了减小测试误差,电阻式分压器的内部高压接头处采用阶梯过渡的形式;高压接头到屏蔽筒这一段采用锥形过渡进行渐变,达到阻抗匹配的目的,利用HFSS软件进行优化仿真,得出锥角是20°时反射最小;高压臂的低压端加装套筒电极进行收集式补偿,通过计算确定套筒的尺寸。  4.根据仿真计算的结果,制作出样机,进行相关的测试实验。制作的分压器的S21到300MHz时基本保持稳定,到451MHz左右S21的变化是3dB。分压器的驻波比SWR到1GHz时,仍保持在2.0以下。通过调节补偿电极套筒的长度,连接分压器后系统的上升时间是2.74ns,分压器的响应性能较好,满足测试要求。
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